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Cómo va a cambiar la economía la revolución de la impresión 4D

Impresión 4D
PIXABAY

Pese a que existe desde hace varias décadas, es ahora cuando estamos asistiendo al despegue final de la impresión 3D, esa forma de fabricación aditiva con la que podemos producir cualquier elemento en apenas unos minutos sin más preparación que un diseño digital previamente esbozado o escaneado.

Esta fórmula, que moverá a su vez una industria asociada de nada menos que 26.700 millones de dólares en 2019 según IDC, ya está introduciéndose en sectores tan variados como la salud (fabricación de prótesis personalizadas o de réplicas de órganos para preparar intervenciones quirúrgicas), el automovilístico (elaboración de accesorios o componentes a escala individual), el espacio (recambios en órbita en función de las necesidades) o la aeronáutica (Boeing ya trabaja con varias startups en estas lides).

Pero, pese a todo, todavía estamos en los anales de esta tendencia y explorando tan solo la superficie del potencial de la tecnología de impresión 3D.

Impresión 3D
GettyImages

Y mientras la fabricación aditiva se consolida, en los mentideros del sector ya se comienza a hablar del siguiente paso, de la que será la 'revolución tras la revolución'.

Hablamos de la impresión 4D, un concepto que parte de la misma base que su antecesora pero cambiando los materiales tradicionales (plástico, metal, etc.) por otros que podríamos denominar 'inteligentes'. ¿Qué significa eso? Que estos materiales podrían adaptar sus propiedades (como la forma, flexibilidad, dureza, etc.) en función del contexto en que se encuentren (por ejemplo, si son sometidos a una determinada temperatura, presión o sumergidos en agua). 

Sin duda, que podamos fabricar cualquier objeto en apenas minutos y que éste, además, pueda 'programarse' para que se comporte de diferentes maneras según nuestras necesidades en cada momento (de ahí lo de la cuarta dimensión) supone un cambio de paradigma total en la forma en que entendíamos la producción en masa o el comportamiento de los productos de consumo más habituales en nuestro día a día.

La duda que surge entonces abarca la propia madurez de esta tecnología, sus casos de uso de mayor impacto económico y los avances técnicos que se han hecho a lo largo y ancho del mundo en estas lides...

¿Qué es la impresión 4D?

Profundicemos un poco más en el concepto de impresión 4D. Como adelantábamos, se emplean técnicas de fabricación aditiva (impresión al momento del producto, podríamos decir, mediante capas o filamentos) con la diferencia de que utilizan materiales -ya sean de origen químico o biológico- capaces de transformarse, adaptarse a circunstancias cambiantes, autoensamblarse o autorrepararse. 

Uno de los padres de la impresión 4D, el investigador del MIT Skylar Tibbits, define así esta tecnología: "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 pueden transformarse las partes, de una forma a la otra con autonomía.

Es como la robótica pero sin cables ni circuitos, pudiendo imprimir una pieza cualquiera y que se transforme en algo totalmente distinto".

Estos materiales empleados en la impresión 4D deberían, por tanto, cambiar y adaptarse ante la aplicación de energías pasivas, tales como la térmica, neumática, cinética, magnética e incluso gravitatoria.

Incluso, se supone, estos mismos materiales serían capaces de realizar procesos de cómputo y otras funciones hasta ahora inexploradas, siempre en función de cómo se manipulen sus propiedades ante el contexto. Para ello, las estructuras de los materiales deben ser capaces de 'autoensamblarse', esto es, de organizarse de elementos aislados a modelos geométricos útiles con los que establecer el diseño correcto en cada momento.

Su enorme impacto

Sentadas las bases de esta nueva generación de la fabricación aditiva, cabe preguntarnos cuál es el impacto que tendrá la impresión 4D en diferentes sectores de actividad. Y, por el momento, no hay dudas de que habrá casos de éxito muy notables en áreas como la sanidad, industria 4.0 o moda, entre otros:

  • Moda/retail: "Con los nuevos materiales capaces de cambiar de forma, una empresa de indumentaria deportiva podría diseñar una zapatilla deportiva con una suela que se adapte al pavimento mojado o al seco para mejorar el agarre", explican los analistas de Gartner. Como buena muestra de estos casos de uso, en el MOMA de Nueva York (el museo de arte moderno más prestigioso del mundo) se expone actualmente un vestido adaptable a las formas y movimientos del cuerpo humano.

  • Medicina: Usando esa misma idea, las compañías médicas podrían diseñar stents autoensamblables para reducir los tiempos de cirugía y mejorar la evolución del paciente. Fue muy mediático el caso de tres niños norteamericanos con anomalías respiratorias de nacimiento y a los que se les introdujo unas férulas para abrirles la tráquea. Estos dispositivos, creados con impresión 4D, se fueron adaptando a los menores durante su crecimiento y, finalmente, se disolverán cuando cumplan con su misión.

  • Construcción: ¿Se imaginan muros que ajusten automáticamente su espesor durante el invierno para aumentar el aislamiento y lo reduzcan en verano -o en determinadas franjas horarias- para favorecer la ventilación del hogar? Se trata de una aplicación que, de acuerdo a los expertos, no conviene pasar por alto. Igualmente, se podrá dar vida a estructuras mucho más complejas e inteligentes para edificios que cambien de propiedades físicas según el uso que queramos hacer de ellos o que sean capaces de adaptarse a condiciones extremas tanto de temperatura como, por ejemplo, de actividad sísmica severa.

  • Infraestructuras urbanas: Esta capacidad de adaptación también permitirá diseñar ciudades mucho más eficientes y amables. Por ejemplo, podemos integrar sistemas de tuberías que cambien automáticamente su diámetro en respuesta a la tasa de flujo y la demanda de agua o carreteras que cambien sus propiedades para favorecer la absorción de agua cuando llueve o aumentar la fricción cuando un coche vaya demasiado rápido para frenarlo.
     
  • Defensa: Por supuesto, uno de los campos donde más impacto inmediato puede tener la impresión 4D es el ámbito militar y de defensa. Gracias a esta tecnología, los ejércitos tendrán a su disposición vehículos capaces de camuflarse con el entorno (por ejemplo, modificando sus propiedades para evitar ser detectados por sensores de temperatura) o chalecos antibalas mucho menos pesados porque sus fibras solo se agrupan en la posición extrema en el momento de recibir un impacto.

¿Cuál es su estado actual?

Hasta aquí la promesa de la impresión 4D, la gran apuesta de la industria tecnológica por llevar la tan ansiada inteligencia y capacidad de adaptación de los humanos a algo tan aparentemente estático como los materiales. Pero, ¿hasta dónde se trata de una tendencia real de negocio en nuestros días o tan sólo de una promesa de futuro?

Si nos atenemos a las firmas de análisis del mercado TIC, tan sólo una de ellas -Gartner- hace referencia a esta tecnología en sus informes. Concretamente, la impresión 4D figura en su 'ciclo del hype', un estudio en que sus investigadores sitúan las diferentes tendencias en base a su madurez, expectativas de crecimiento y consolidación de la oferta.

El pasado año, la impresión 4D aparecía en el comienzo de la curva de adopción, lo que significa que está en pleno comienzo de su explosión, con una proyección de al menos una década para su implantación a gran escala. Recientemente, en una entrevista para EL MUNDO, otro analista rival -José Luis Pérez, de Penteo- criticaba precisamente este alcance mediático sin sustento en cifras de negocio actuales. "Todavía debemos hacer más barata la impresión 3D, no estar hablando ya de pasar a la impresión 4D", concluía el experto.

Pese a su notoria inmadurez, ya existen algunas pruebas de concepto y proyectos piloto que demuestran la eficacia y potencial de la impresión 4D. Por ejemplo, ingenieros de la Universidad Rutgers (Nueva Jersey) han dado lugar a un gel inteligente capaz de desarrollar estructuras vivas en órganos y tejidos humanos, el cual cambia de forma ante variaciones de temperatura.

En la misma línea, investigadores de la Universidad de Harvard están trabajando en una suerte de tinta higroscópica (que absorbe agua) la cual, impresa en 4D, podría moverse libremente dentro del elemento líquido, imitando el movimiento de las hojas y los pétalos a medida que reaccionan a los estímulos.

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