Muchos están familiarizados con Impresión 3d, el proceso por el cual los planos digitales se transforman en objetos físicos construyéndolos capa por capa. Sin embargo, solo agrega unos pocos cambios simples a este proceso y tiene la impresión 4D, que produce cosas que cambian, crecen y se adaptan a la postproducción.
La impresión 4D permite que estos objetos cambien de forma después de haber sido construidos con materiales especiales y patrones específicos. Esto significa que los objetos impresos en 4D pueden cambiar cuando se exponen al agua, el calor, el viento o cualquier otra forma de energía.
Suena como un concepto futurista, pero hay equipos de laboratorio que ya están experimentando con tecnología. Si un proceso de impresión 3D construirá algo en capas, la versión 4D agregará una código geométrico que informa los ángulos y dimensiones del objeto que está construyendo. Cuando se agrega un elemento, el objeto se contorsionará de esta manera o estado predefinido.
Es similar a la expansión del metal cuando se expone al calor, solo la impresión 4D replica el mismo proceso con una variedad de estímulos como presión, vibración o incluso sonido.
Un polímero compuesto que reacciona a la inmersión en agua.
Existe un cierto nivel de entusiasmo en torno a la impresión 4D porque, en teoría, ofrece un mundo de oportunidades. Imagine un objeto que podría sellar un agujero en un techo cuando se expone al agua, por ejemplo, o una tubería que podría repararse cuando se expone al agua.
En contraste con el Impresión 3dsin embargo, las impresoras 4D no existen actualmente, pero puede que no sea así durante mucho tiempo.
Materiales de impresión 4D
Aunque las técnicas utilizadas para la impresión 4D son similares a los métodos de impresión 3D, los materiales los hacen tan únicos. Un excelente ejemplo de esto es el uso de una aleación con memoria de forma, impresa con una impresora 3D, pero cuando se exponen a un cambio de temperatura (se marchitan significativamente más alto o más bajo), cambiará significativamente.
Los polímeros electroactivos también se pueden utilizar para producir creaciones asombrosas. Se trata de líquidos o gases que pueden convertirse en un entorno totalmente diferente con nuevas propiedades cuando se exponen a determinadas fuentes de luz, longitudes de onda o niveles de humedad. Aunque la forma en que se imprimen es la misma que la de los métodos 3D, las condiciones pueden requerir una regulación cuidadosa.
Métodos de impresión 4D
Una de las cosas innovadoras de la impresión 4D es que se pueden superponer materiales con diferentes propiedades para crear un entorno completamente diferente. Conocida como estereolitografía, agrega una nueva dimensión a los productos impresos en 3D. Por ejemplo, una capa puede reaccionar a algún tipo de luz, mientras que la siguiente capa permanece sin cambios. Esto podría permitir que el objeto se mueva de una manera particular, ya que una capa cambia de forma y la otra no.
La relajación del estrés también se puede utilizar para imprimir materiales 4D. Durante el proceso de impresión, los materiales se someten a tensiones, que luego se almacenan en el producto terminado. Cuando se libera este estrés debido a las condiciones ambientales cambiantes, el objeto cambiará.
Para qué se puede utilizar la impresión 4D
Aquí es, sin duda, donde la impresión 4D es más interesante, porque sus casos de uso son muy variados, especialmente en el campo médico. P.ej, bioimpresión, que utiliza células madre impresas en una superficie que se puede cultivar y luego transformar con el tiempo para convertirse en un ser vivo, podría ser muy eficaz para el desarrollo de piel humana para pruebas cosméticas.
Otro uso, probablemente más cercano a la corriente principal, son las prótesis de extremidades con impresión 4D que se pueden cambiar según el toque. Las extremidades impresas en 3D ya son una cosa, pero el cambio de tamaño adicional de 4D podría revolucionar este proceso.
Timelapse de una abertura de madera impresa en 4D que se abre y se cierra cuando se expone al agua
La impresión 4D también podría utilizarse para producir «medicamentos» que cambian según las condiciones corporales; por ejemplo, sus efectos podrían desencadenarse cuando golpea el ácido del estómago o cuando la temperatura corporal hace que cambie. Los stents que abren los vasos sanguíneos cuando llegan a su destino final también son una aplicación potencial.
Otro posible uso de la impresión 4D es utilizar campos magnéticos para endurecer y debilitar un material. Por ejemplo, una red podría estar impresa con partículas que, cuando se exponen a un campo magnético, se acercan y cambian de forma o se endurecen.
Cuando se elimina esta fuerza, el objeto vuelve a su estado natural y flexible. Puede utilizarse para collarines o cascos en situaciones de combate, para robots blandos o puede integrarse en asientos de coche que se pueden reforzar cuando se detecta un impacto para proteger el cuello de un pasajero.
Ejemplos de impresión 4D que ya se han desarrollado incluyen válvulas de agua impresas con hidrógeno, zapatos para cambiar y moldear alrededor de los pies y ropa resistente a la intemperie.
En el futuro, se cree que la impresión 4D podría usarse en vehículos, como un avión, agregando una capa exterior cuando alcance una determinada temperatura del aire.
Imagen por Matthew Young / CC BY 2.0
Imagen de R4d3dp / CC BY 2.0
