¿Qué es la impresión 4D?

2013 y 2014 resultaron ser para muchos los años definitivos para la impresión 3D, ya que los avances obtenidos en dicho periodo fueron enormes, logrando aplicaciones e innovaciones que han significado una cambio radical en nuestra manera de concebir este fenómeno. Lo cierto es que a estas alturas sólo hemos visto el principio. La impresión 4D es la más reciente tendencia en esta ramo y está llamada a revolucionar la industria, rompiendo muchos límites inimaginables, hasta ahora.

Por ello hemos preparado esta breve nota, donde intentaremos explicar de manera clara y puntual en qué consiste la impresión 4D, sus alcances potenciales y las más recientes creaciones que se han desarrollado en este campo.

Una definición en corto

Lejos de lo que podría suponerse, la impresión 4D no tiene ninguna relación directa con el espacio, el tiempo y la relatividad, y podría definirse en general como una variación de la impresión 3D, pero realizada con materiales especiales que se adaptan al entorno con el que interactúan, poseyendo en algunos casos la capacidad de autorrepararse.

Pensar en aplicaciones de tecnología de impresión 4D para terrenos comunes de su antecesora, como juegos de mesa o prótesis para animales, es una idea sensata, pero su verdadero potencial se esconde en el terreno de la salud y hasta la construcción, cualquiera que sea su escala.

Programar materiales físicos en conjunto con los biológicos, para que cambien de forma, de propiedades e incluso realicen procesos de cómputo en materias complementarias a su entorno de aplicación; ese el principio fundamental de la impresión 4D, de acuerdo con Skylar Tibbits, investigador del MIT con amplia experiencia en este territorio:

(C) FastCompany

La idea detrás de la impresión en 4D es tomar la impresión 3D multimaterial, en la cual se pueden depositar varios materiales y se le agrega una nueva capacidad, la transformación, que instantáneamente, las partes pueden transformarse de una forma a la otra con autonomía. Y esto es como la robótica pero sin cables ni motores. Así que puedes imprimir esta parte completamente, y puede transformarse en algo totalmente distinto.

Para Tibbits, la integración de materiales programables que se construyan solos define la cualidad diferencial de la impresión 4D: la capacidad de "autoensamblaje", un proceso por el cual partes desordenadas construyen una estructura ordenada solamente a través de la interacción local, una innovación que involucra los factores del entorno y del tiempo, y que puede significar una revolución absoluta en el entorno actual.

Los logros desbloqueados

(C) Washington Post

Diseño inteligente con materiales adaptables que permitan la aplicación de energías pasivas (térmica, cinética, neumática, gravitatoria o magnética) para lograr objetos capaces de transformarse con el tiempo, fueron los principios que plantearon en el año 2013 Tibbits y su equipo para desarrollar las propiedades de autoensamblaje que rigen actualmente a la impresión 4D. A más de dos años de ese punto de partida hemos encontrado una serie impresionante de avances en este terreno.

Investigadores de la Universidad de Wollongong acaban de reportar el mes pasado, la creación de un hidrogel compatible con impresoras 3D, capaz de cambiar precisamente de forma en razón de la temperatura del agua que lo rodea, demostrando su funcionamiento imprimiendo en 3D una válvula que modíficaba su forma en razón de las variaciones de calor, reduciendo sus dimensiones en un 50% al llegar a los 35°C.

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El MIT no se ha quedado atrás y también ha presentado avances conseguidos por otros equipos, desarrollando algunos componentes capaces de auto ensamblarse e integrarse con otros para construir algunas figuras. Lo vimos hace algunos meses con su video donde intentaron "hornear su propio robot", permitiéndonos echar un vistazo a esta tecnología en pañales que se muestra en acción, como un testimonio tangible del futuro.

El logro más impresionante en materia de impresión 4D pudimos conocerlo hace un par de días por parte de LiveScience, con la realización de uno de los primeros procesos quirúrgicos donde se integró un implante respiratorio con esta tecnología en tres bebés humanos, quienes padecen de traqueobroncomalacia, una enfermedad de la vía aérea central que se caracteriza por debilidad y disminución dinámica de la tráquea y los bronquios durante la respiración.

Los implantes, diseñados especialmente a la medida de los pequeños pacientes, fueron impresos con un material benigno llamado polycaprolactone y serán capaces de adaptar sus dimensiones conforme se desarrollen los pacientes, disolviéndose eventualmente cuando el funcionamiento de su sistema respiratorio sea adecuado.

La impresión 4D está un poco lejos de explotar su máximo potencial, pero los avances que hemos visto hasta el momento resultan más que prometedores.