Investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid han desarrollado una impresora 4D que permite imprimir estructuras tridimensionales con la cap acidad de cambiar sus propiedades o geometría en respuesta a campos magnéticos externos, o la capacidad de modificar sus propiedades eléctricas cuando se deforman.
Esta tecnología es compleja, ya que el material a extruir pasa de líquido a sólido durante el proceso de impresión. Por lo tanto, es necesario comprender la dinámica del material para adaptar el proceso de fabricación y obtener un material lo suficientemente líquido para fluir a través de la boquilla de la impresora, pero lo suficientemente sólido para mantener una forma específica. Además, el equipo de investigación ha desarrollado un nuevo concepto de material que es capaz de curarse a sí mismo de forma autónoma sin necesidad de una acción externa.
Posibilidades sin límites: la combinación de materiales inteligentes en la impresora 4D de la UC3M
El desarrollo de estructuras multifuncionales blandas abre nuevas posibilidades en el campo biomédico, como la creación de robots blandos, sensores y sustratos inteligentes que transmiten señales a diferentes sistemas celulares. Este tipo de impresión también permite diseñar materiales que cambien su forma o propiedades cuando se activan mediante estímulos externos, como campos magnéticos o corrientes eléctricas.
Los investigadores han logrado imprimir tres tipos de materiales funcionales: aquellos que cambian de forma y propiedades en respuesta a campos magnéticos externos; otros con capacidad de autocuración; y otros cuyas propiedades eléctricas varían según su forma o deformación. Con el primer tipo de material, han desarrollado sustratos inteligentes para transmitir fuerzas y señales a los sistemas celulares, de forma que puedan influir en procesos biológicos como la proliferación o migración celular. Estos materiales también se pueden utilizar para diseñar robots blandos cuyo rendimiento se pueda controlar mediante campos magnéticos.
La combinación de materiales con capacidad de autorreparación y cuyas propiedades de conducción eléctrica varían con la deformación abre enormes posibilidades en el desarrollo de sensores. Además, estos materiales pueden ser útiles en el diseño de sensores que, adheridos al cuerpo humano, recopilen información sobre nuestro movimiento a partir de variaciones en la conductividad eléctrica. Asimismo, la capacidad de autorreparación del material permite el diseño de sensores con señales binarias.
La metodología interdisciplinar que han desarrollado los investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid combina técnicas teóricas y experimentales que les permiten construir desde cero el dispositivo de impresión, tanto la parte física del dispositivo (el hardware) como los programas informáticos que permiten controlarlo (el software). Los resultados de esta investigación han dado lugar a varias patentes registradas.
Para conocer más detalles sobre este avance presentado por la UC3M, los investigadores de este proyecto presentaron sus aspectos más relevantes en un vídeo.
☞ El artículo completo original de Nicolás Verdejo lo puedes ver aquí
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