Impresión 4D: nuevos materiales, nuevas posibilidades

El desarrollo de nuevos materiales resulta un pilar clave para la innovación tecnológica y presenta un papel fundamental en la sociedad. Desde la energía o la electrónica, hasta la biomedicina, los nuevos materiales son capaces de aportar soluciones únicas para la mejora de la eficiencia y durabilidad de las soluciones y la creación de nuevas tecnologías. Materiales autoreparables, con memoria de forma, superhidrofobicos, luminiscentes o biocompatibles, son solo algunos ejemplos que muestran su importancia.

En particular, los materiales activos o inteligentes están atrayendo la atención de los investigadores debido a su potencial para revolucionar la industria. Se consideran materiales activos aquellos capaces de modificar sus propiedades (color, temperatura, forma, estado, entre otros) en respuesta a estímulos externos (temperatura, luz, campos magnéticos o eléctricos, presión, etc).

Por ejemplo, en biomedicina destacan los materiales piezoeléctricos, que tienen la capacidad de generar electricidad cuando se someten a una fuerza mecánica. Esto permite estimular los tejidos con los que se han creado para cambiar su estructura. Esta característica los hace altamente interesantes para el desarrollo de dispositivos implantables.

Asimismo, también es de gran interés el procesado posterior de los materiales. Conocer y desarrollar distintas técnicas de fabricación resulta clave para el control de las propiedades finales de los materiales y su aplicación. En este contexto, la impresión 3D está ganando cada vez más fuerza en este campo debido a su versatilidad para crear objetos tridimensionales a partir de modelos digitales de una manera rápida, precisa y eficiente. Gracias a sus potenciales, ya ha revolucionado la manera en que se pueden crear objetos y productos en diversos campos, como la medicina o la automoción.

Este proceso permite, entre otros, el desarrollo de materiales más resistentes o más livianos, o la fabricación de piezas con geometrías complejas y personalizadas que no se pueden crear mediante otras técnicas de fabricación. Su uso en el ámbito industrial está creciendo exponencialmente y queda claro que en el medio plazo ya será una herramienta más dentro de campos como la biomedicina, la electrónica o la fabricación textil.

Una técnica de impresión que está atrayendo especialmente el interés de cada vez más grupos de investigación es la electroescritura por fundido o “melt electrowriting”. Se corresponde con el área de manufactura aditiva, el proceso de ir agregando material capa tras capa hasta lograr nuestro objetivo, que se trata de un objeto funcional y tridimensional. La técnica de “melt electrowriting” destaca por crea estructuras a través de un filamento muy fino de material fundido (de 1 a 20 micras). Asimismo, permite crear estructuras muy definidas ya desde escala microscópica.

Paula González durante su presentación en el Centro Tecnológico CTC

Desde la Universidad de Oregón se está llevando a cabo un proyecto para desarrollar nuevas impresoras de “melt electrowriting” de bajo coste. Una iniciativa que tiene por objetivo extender la accesibilidad a esta innovadora técnica e impulsar su desarrollo e implementación en ámbitos clave como la biomedicina.

Dando un paso adelante, la impresión 3D de materiales activos se está empleando para producir objetos con propiedades de cambio en respuesta ante un estímulo, dando lugar al concepto de impresión 4D. Así los objetos impresos modifican su estructura tras reaccionar con el entorno, pudiendo doblarse, repararse, ensamblarse o incluso desintegrarse al recibir determinado estímulo externo; o adquirir una nueva forma o funcionalidad bajo la influencia de la entrada de energía externa, como temperatura, luz u otros estímulos ambientales.

Sin duda, la relevancia de la impresión 3D en el área de materiales solo crecerá a medida que la misma siga evolucionando, ofreciendo nuevas posibilidades para la innovación y la creatividad, y los centros tecnológicos jugaran un papel clave en esta línea.

Paula González Saiz

Investigadora postdoctoral

BCMaterials – Universidad del País Vasco