3 ejemplos de impresión en 3D: huesos, pelo y estructuras metálicas

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Estos tres ejemplos de impresión en 3D nos dan una idea de lo versátil que puede llegar a ser esta técnica. Ya hemos mencionado en el pasado lo complicado que es hacerse eco de un tipo de tecnología, ya que ésta cambia a pasos tan agigantados que al día siguiente bien podría dicha tecnología volverse obsoleta por la aparición de otro nuevo tipo de tecnología.

No obstante, la tecnología de la impresión en 3D no sólo está probando ser una respuesta a una infinidad de problemas como la personalización de productos o el reemplazo de partes, sino que sus usos se siguen multiplicando a cada momento. Además, se está integrando de manera natural en la medicina, y ya se ha conseguido imprimir tejido vivo que facilitará la creación de órganos y partes del cuerpo. ¡Y no únicamente partes! Se ha conseguido imprimir en 3D robots completos con partes móviles de una sola pasada, capaces de funcionar simplemente introduciéndoles un motor.

Vamos a presentar tres tipos de impresión en 3D que nos muestra la versatilidad de esta técnica.

Impresión de huesos

Cualquiera que haya renqueado por ahí con las rodillas malas sabe lo doloroso y debilitante que puede llegar a ser. El estado de inmovilidad puede durar años antes de que un cirujano ortopédico quite el hueso y el cartílago dañado y los reemplace con una articulación artificial elaborada a partir de aleaciones de metales o polímeros.

Este proceso de aguantar el dolor y la recuperación se vuelve aún peor si esos implantes necesitan ser reemplazados años más tarde.

Mihaela Vlasea, investigadora y profesora de postdoctorado, está explorando una innovadora forma de hacer frente a las prótesis articulares defectuosas que incorpora el uso de la impresión en 3D para desarrollar implantes personalizados, utilizando polvo de polifosfato de calcio.

No sólo la pieza resultante se comporta de manera similar al hueso, sino que el implante es en realidad “bio-absorbible”; el cuerpo lo utiliza para crear tejido fresco.

En estos momentos se encuentra Vlasea elaborando los dos últimos implantes para ovejas, pero ya avista en el horizonte las pruebas en humanos para garantizar a las personas que sufren de dolor de rodillas, caderas, hombros y tobillos un alivio duradero. Demos la bienvenida a las nuevas rodillas reales. Despidamos a las articulaciones metálicas que duran sólo 10 o 15 años.

La tecnología que hemos desarrollado en la Universidad de Waterloo es muy importante porque es bastante única en producir arquitecturas porosas controladas dentro de la parte en cuestión así como controlar la forma en 3D del implante. La forma en 3D es importante porque será usada para el cultivo de cartílago de manera que nos permitirá producir agujeros muy pequeño, o poros, dentro del implante en ubicaciones específicas. Estos poros son bastante importantes porque permiten al hueso crecer dentro de la célula implantada y, poco a poco, reemplazarla con hueso natural.

Impresión de pelo y filamentos

Hace un tiempo, los investigadores del MIT encontraron una manera de crear fácilmente pelo impreso en 3D gracias a un software inteligente que puede crear miles de diminutos filamentos de un polímero (incluso de menos de 100 micras, si se quiere) que aporta de una textura crespa a los objetos. Poco a poco, están encontrando usos prácticos para estas superficies que gozan de un tacto tan natural. Si se especifica el ángulo, densidad, altura y grosor correctos, se puede hacer que el cabello haga cosas sorprendentes. Desde bloques que se pegan entre sí, hasta pinceles que producen efectos muy específicos, este material tiene multitud de aplicaciones. Sin embargo, lo más interesante es cuando se hace vibrar a los pelos, ya que de este modo se puede crear motores y sensores, realmente desconcertantes por su inteligencia.

El siguiente video lo muestra a la perfección. Se puede ver una serie de experimentos que llaman “estructuras de micro pilares imprimidas en 3D para la textura de superficies, activación y percepción”.

El pelo es una de las estructuras más comunes en la naturaleza y en la vida diaria. ¿Podemos diseñar y fabricar estructuras programables de pelo que posibiliten nuevas funcionalidades? Creamos un programa de generación de mapas de bits que te permite crear miles de fibras de pelo sin necesidad de utilizar modelos de CAD. Con este método, podemos crear superficies peludas muy densas por medio de la impresión en 3D con una resolución de micras. Esto abre un espacio de diseño para imprimir figuras con una textura en su superficie detallada, joyería con un tacto suave o brochas de pintura con un trazo personalizable. El pelo impreso en 3D también puede adherirse a otro por medio de adhesión mecánica, y puede ser programado para permitir diferentes pesos y direcciones de adhesión. Si acoplas una fuente de vibración única al pelo imprimido, el pelo se transforma en un impulsor para mover objetos a lo largo del camino que has diseñado. El pelo también puede clasificar objetos de diferente peso utilizando diferentes frecuencias de vibración. También puede cambiar la vibración por un rotor, o un motor lineal, o una combinación de ambos. Podemos utilizar estos impulsores para diseñar un molino que indica llamadas entrantes si tienes el teléfono en modo vibración, un aparato medioambiental que te informa de la velocidad del viento, o bailarinas que son impulsadas por la música con movimiento codificado. Si acoplas un micrófono al pelo impreso, el pelo se convierte en un sensor que detecta la dirección y la velocidad de tu caricia.

Impresión con metal en el aire

Se trata de una impresión en 3D que puede crear estructuras metálicas en el aire y que podría emplearse un día para crear electrónica y dispositivos biomédicos que requieran arquitecturas personalizadas. Fue desarrollado por un equipo de investigadores del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard y publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, y no utiliza estructura de apoyo alguna para la creación de formas complejas en 3D.

No hace mucho se presentó un proyecto que quizás resulte similar. Un puente, impreso en 3D, uniendo ambos lados de un canal en Ámsterdam, los Países Bajos. Este puente, no obstante, si bien cuenta con una tecnología única y es realmente impresionante, se acerca más a una soldadura progresiva que a la impresión utilizando metal como tinta.

En este caso, se utiliza una tinta hecha de nanopartículas de plata, que se endurece con un láser a medida que sale de la extrusora. La superficie de impresión es rotativa, y la boquilla se mueve a lo largo de tres ejes, que se traduce en la capacidad de crear de una sola pasada formas curvas hechas de alambre de plata más finas que la anchura de un cabello humano en tan sólo unos segundos. Estos hilos son también altamente conductores, por lo que resultan ideales para la manufactura de componentes electrónicos.

Arquitecturas metálicas conductivas pueden ser imprimidas en 3D en el aire en formas aleatorias. Combina la escritura directa de tinta con un láser que, de manera loca, templa (endurece) la tinta metálica “al vuelo”. Tinta a base de nanopartículas de plata es depositada a través de la boquilla y un láser dirigido a ella calienta y solidifica al instante las nanopartículas metálicas. Los hilos de plata imprimidos son más finos que la anchura de un pelo, formando complejas arquitecturas diminutas en segundos. Hilos metálicos imprimidos en 3D con formas libres podrían permitir el desarrollo de nuevas aplicaciones en electrónica flexible, sensores y aparatos biomédicos.

Los avances son diarios, y las posibilidades infinitas. Desde el espacio, hasta la construcción, los implantes, los órganos o la tecnología, seguiremos esperando nuevas e interesantes aplicaciones de esta fantástica técnica.

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2017-02-13T19:17:14+00:00