Por Patricia Villarruel Gordillo.
Edición 425 / octubre 2017.
La impresión tridimensional está consiguiendo acortar aún más la frontera entre lo digital y lo físico. Una exposición en Madrid permite explorar el impacto de esta técnica en la sociedad y en los procesos productivos.
Madrid.- En el laboratorio de la facultad de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Cornell, en Nueva York, Lawrence Bonassar imprime orejas. Sí, implantes de orejas que no son ni de goma ni de plástico. El profesor descubrió una forma de imprimir células vivas en un material que se puede emplear para reconstruir tejidos del cuerpo. Esa es la ventaja de la impresión tridimensional: permite crear formas geométricas que son imposibles de obtener con ninguna otra técnica. En definitiva, traduce lo que existe solo en el computador, en materia y viceversa.
La exposición 3D Imprimir el mundo, que en estos días se exhibe en el Espacio Fundación Telefónica en Madrid y, a partir de noviembre, en Lima, representa visualmente este proceso de transformación de lo digital a lo físico. Del bit (unidad básica empleada en informática) al átomo. Y su impacto en disciplinas como la medicina, la moda, la gastronomía o la arquitectura.
La Revolución industrial de finales del siglo XVIII modificó el funcionamiento de la economía y la sociedad al hacer posible la producción en masa de bienes de consumo. Hoy asistimos a un cambio de paradigma: la fabricación individualizada y, por tanto, personalizable que puede socavar las economías de escala. Adiós a la estandarización. Gracias a la impresión 3D nos convertimos, de repente, en creadores de nuestros propios productos.
Conocida también como fabricación aditiva, esta técnica consiste en producir objetos de plástico, cerámica, papel, vidrio, metal, madera, titanio o materiales biológicos y moleculares, capa a capa, a partir de archivos digitales. Aplica reglas o algoritmos matemáticos para generar formas que siguen los patrones de la naturaleza. En el caso de las orejas que fabrica el profesor Bonassar, la clave está en escanear de forma muy precisa la topología de la parte externa del oído y desarrollar la tinta con células vivas. “Después de dos meses en una incubadora, el tejido se ha rellenado y tiene un aspecto blanco como un cartílago de verdad. El objetivo a largo plazo es conseguir un tejido que sea más real y que se funda con el cuerpo durante décadas”, explica el investigador en un video que se puede observar en la muestra.
La historia de la impresión 3D es, sin embargo, menos reciente de lo que se pueda pensar. Hay que situarse a finales de los años sesenta para hallar la huella de los primeros experimentos con este modo de fabricación y a mediados de los ochenta para identificar los primeros desarrollos de esta tecnología tal y como se entiende en la actualidad. Y aquí la historia tiene nombre propio, el de Charles Chuck Hull, cofundador de 3D Systems. El padre de la fabricación aditiva nació en Colorado (Estados Unidos) hace 78 años. En 1983, mientras trabajaba en una empresa que elaboraba revestimientos para mesas con luz ultravioleta (UV), pensó que podría utilizar esta tecnología en la resina fotosensible para convertir los diseños realizados con computador en prototipos. Experimentó con fotopolímeros (materiales líquidos de base acrílica) que al ser tratados con rayos UV se transformaron en sólidas piezas de plástico. El método se denominó estereolitografia (STL) y fue 3D Systems, compañía que fundó en 1986 (hoy uno de los líderes del sector), la encargada de industrializar la técnica.
Años más tarde, Scott Crump, junto a su esposa Lisa H. Crump, patentó el modelado por deposición fundida (FDM por su sigla en inglés). Todo comenzó en el garaje de su casa. El creador de la empresa Stratasys (otro titán del 3D) quería hacer una rana de juguete para su hija utilizando una pistola de pegamento cargada con polietileno y cera de vela. Pensó en cómo automatizar el proceso y el resultado se tradujo en una técnica que consiste en la superposición de capas micrométricas calentando y extruyendo el filamento termoplástico.
Ya en los noventa, fueron Carl Deckard y Joe Beaman, profesores de la Universidad de Texas, los encargados de promover el sinterizado selectivo por láser (SLS), un sistema que utiliza un láser C02 de gran potencia para fundir partículas diminutas de material en polvo y crear piezas en tres dimensiones.
La democratización de esta tecnología ha venido de la mano de movimientos como Replicating Rapid Prototypes (RepRap) cuyo origen se remonta a 2004 cuando el ingeniero Adrian Bowyer, profesor de la universidad británica de Bath, desarrolló un proyecto de código abierto para crear modelos low cost de impresoras caseras 3D que puedan replicarse a sí mismas.
En este contexto hay que situar también otro fenómeno: el de los Fab Labs. En estos talleres digitales cualquier persona puede fabricar cualquier producto de forma artesanal pero utilizando medios como la impresión tridimensional. Y convertirse así, sin más, en maker. La iniciativa nació como un proyecto de extensión del Center for Bits and Atoms del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) y se convirtió en una red global y colaborativa. Hasta el expresidente estadounidense Barack Obama, en junio de 2014, marcó en el calendario la semana nacional del making. ¿Estamos ante el embrión de los centros comerciales del futuro?
Lo cierto es que, gracias a la evolución que esta técnica ha experimentado en estos años, han visto la luz aplicaciones cada vez más reales y beneficiosas como la fabricación de piezas de avión más económicas (Airbus ha revolucionado el modo de fabricar en aeronáutica al crear piezas de titanio un treinta por ciento más ligeras) o la impresión de órganos humanos (el Instituto Wake Forest desarrolló en 1999 la primera vejiga hecha con células del propio paciente). El gran reto, apunta Salvador Pérez Crespo, experto tecnológico sénior en Telefónica Innovación, será “conseguir que toda la tecnología que se desarrolla en los laboratorios llegue a la vida cotidiana, que la impresión 3D se integre perfectamente en el proceso de fabricación de cualquier objeto y que puedan utilizarse nuevos materiales como el grafeno o, incluso, que puedan convivir varios materiales distintos”.
En la actualidad las áreas que lideran su uso son la creación de maquinaria industrial, el ámbito aeroespacial y el automovilístico. Wholers Associates, una de las consultoras referentes en el sector, resalta en su último reporte que esta industria generó en 2016 unos ingresos de 6 063 millones de dólares (24,9 por ciento más que un año atrás). Y la firma Ernest&Young pronostica un aumento de hasta 12 000 millones en 2020.
Pero más allá de este crecimiento en volumen de negocio, la revolución que se avecina da un paso adelante y nos coloca frente a un nuevo nivel de desarrollo: la impresión 4D. Esta tecnología emergente permitirá, según Skylar Tibbits, director del Self – Assembly Lab del MIT, imprimir objetos inteligentes capaces de interactuar con el medio en el que se encuentran y, por tanto, cambiar de forma con autonomía o autoensamblarse con el paso del tiempo. Cierren los ojos e imaginen: un cubo que se pliega solo o una tubería impresa que puede acertar cuándo debe expandirse o contraerse para cambiar su caudal u ondularse para mover el agua por sí misma. Ese es el futuro.
10 PRINCIPIOS DE LA IMPRESIÓN 3D
• COMPLEJIDAD NO ELEVA COSTE: la fabricación aditiva cambia el modelo actual de cálculo del precio de las cosas porque la complejidad no supone ni un coste añadido ni más tiempo.
• VARIEDAD SALE GRATIS: las máquinas tradicionales son poco versátiles y el efecto de formas que pueden crear es limitado. Una impresora 3D puede crear muchas formas; solo necesita un diseño digital diferente y más materia prima.
• NO PRECISA ENSAMBLAJE: cuantas más piezas tiene un producto más cuesta ensamblarlo y fabricarlo. Las piezas de la impresión 3D están interconectadas. Por ejemplo, es posible imprimir una puerta y sus bisagras al mismo tiempo.
• ELABORACIÓN BAJO DEMANDA: los artículos a imprimir se generan cuando y donde hacen falta; por tanto, las empresas no se ven abocadas a hacer acopio de inventario físico.
• ESPACIO DE DISEÑO ILIMITADO: una impresora es capaz de fabricar formas que hasta ahora solo eran posibles en la naturaleza, algo impensable con la tecnología tradicional.
• NO PRECISA HABILIDADES MANUALES: la maquinaria de producción en masa y fabricación asistida por computador reduce la necesidad de mano de obra cualificada.
• FABRICACIÓN COMPACTA Y PORTÁTIL: una impresora 3D puede fabricar objetos más grandes incluso que sí misma.
• MENOS RESIDUOS: la impresión tridimensional aprovecha mejor la materia prima y puede llegar a considerarse más ecológico.
• INFINITA VARIEDAD DE MATERIALES: el avance de la impresión multimaterial permitirá de una manera más sencilla fusionar y mezclar materias primas diferentes que den como resultado materiales innovadores.
• REPRODUCCIÓN FÍSICA PRECISA: la fabricación aditiva permitirá escanear, editar y duplicar objetos físicos para crear réplicas exactas o para mejorar el original.
PROYECTOS DESARROLLADOS
1. PROYECTO EGG
El diseñador holandés Michiel Van der Kley está detrás de la mayor obra de arte impresa en 3D, un habitáculo en forma de huevo gigante compuesto por piezas únicas y diferentes. El proyecto se concibió entre septiembre de 2013 y agosto de 2014, con la colaboración de personas de todo el mundo que imprimieron cada uno, desde el lugar donde se encontraban, los 4 760 ladrillos con los que está construido.
2. ATLETAS MÁS VELOCES
El equipo de innovación de Nike consiguió que los atletas más veloces corran aún más rápido las pruebas de 40 yardas (36,5 metros) gracias a la fabricación aditiva. Con la técnica SLS mejoraron la geometría de los zapatos y las suelas. El resultado: unas zapatillas diseñadas en cuestión de días (con otra técnica tardarían meses) que pesaban menos de 160 gramos.
3. DEPORTISTAS BIÓNICOS
La atleta paralímpica alemana Denise Schindler fue la primera ciclista que utilizó una prótesis de impresión 3D en los Juegos de Río. Su creación por parte de la compañía tecnológica Autodesk requirió apenas cinco días frente a las diez semanas de la fabricación tradicional y fue 25% más económica.
4. DEL COMPUTADOR AL ARMARIO
La moda será en poco tiempo descargable e imprimible. La primera colección de ropa prêt-à-porter hecha con una impresora 3D de uso doméstico lleva la firma de la diseñadora israelí Danit Peleg. También en el MoMa en Nueva York se puede ver, como parte de su colección permanente, un vestido de fabricación aditiva sin costuras ni necesidad de ensamblaje, hecho a partir de gráficos computacionales y técnicas de inteligencia artificial por Nervous System.
5. UNA MANO PARA MARIAM
Mariam Sabar nació sin la mano derecha pero, gracias a la iniciativa de sus compañeros Guillem Marqués y Ulises Madurell, alumnos de sexto curso de la escuela El Turó de Montcada i Reixac, en Barcelona, y el profesor de informática, Nacho Gálvez, hoy realiza las mismas actividades que los niños de su edad. En las aulas de este centro educativo fabricaron una prótesis con la impresora doméstica que disponían, la EntresD Mini. Obtuvieron el diseño de un repositorio público (thingeverse.com) y parte de las instrucciones de impresión y montaje de la plataforma (enablingthefuture.org).
6. UNA IMPRESORA PARA LEVANTAR EDIFICIOS
La arquitectura se vuelve algo personal gracias a Kamermaker, una de las impresoras más grandes del mundo, desarrollada por Ultimaker y Dus Architects. Está en Ámsterdam y tiene la capacidad de imprimir piezas de hasta 2 x 2 x 3,5 metros. El primer proyecto puesto en marcha se inspiró en las casas-canal holandesas. Los trozos de bioplástico se colocaron como ladrillos de lego. El Instituto de Arquitectura Avanzada de Cataluña ha construido, por su parte, tres pequeños robots que pueden imprimir una estructura de cualquier tamaño.
7. FABRICAR FILETES DE CARNE SIN CARNE
La startup estadounidense Modern Meadow está experimentando con la impresión de células vivas que se replican. Las moléculas se utilizan como tinta para imprimir, manteniendo el sabor, las texturas, las proteínas y otras propiedades. Edible Growth es otro proyecto de comida futurista que trata de crear un ecosistema completamente comestible a base de organismos vivos impresos en 3D. El producto se forma por capas. Tiene una corteza exterior de masa o pasta y en su interior se colocan esporas, semillas, levadura y tierra comestible. Una vez impreso el consumidor se lo lleva a casa. En tres a cinco días irá creciendo hasta convertirse en un plato completo que contiene todos los nutrientes necesarios.
