Las impresoras 3D comienzan a construir fábricas del futuro

tiempo: 2017-07-04

LENTAMENTE pero con seguridad, la suela de un zapato emerge de un cuenco de resina líquida, mientras Excalibur se levantaba del lago encantado. Y, al igual que Excalibur no era una espada ordinaria, esta no es una suela ordinaria. Es liviano y flexible, con una intrincada estructura interna, para ayudarlo a sostener mejor el pie del usuario. Junto con su solemne, apoyará un conjunto de entrenadores de una nueva gama planificada por Adidas, una firma alemana de ropa deportiva.

Adidas tiene la intención de utilizar las suelas impresas en 3D para formar entrenadores en dos nuevas fábricas altamente automatizadas en Alemania y América, en lugar de producirlas en los países asiáticos de bajo costo a los que la mayoría de la producción de capacitadores se ha subcontratado en los últimos años. La firma podrá llevar sus zapatos al mercado más rápido y mantenerse al día con las tendencias de la moda. Por el momento, conseguir un diseño para las tiendas puede llevar meses. Las nuevas fábricas, cada una de las cuales tiene la intención de producir hasta 500,000 pares de entrenadores por año, deberían reducir eso a una semana o menos.


La impresión 3D ha recorrido un largo camino, rápidamente. En febrero de 2011, cuando The Economist publicó una historia titulada "Print me a Stradivarius", la idea de imprimir objetos todavía parecía extraordinaria. Ahora, está bien establecido. La fabricación aditiva, como se la conoce técnicamente, está acelerando los diseños de prototipos y también se está utilizando para fabricar artículos personalizados y complejos para la venta real. Estos van desde dientes falsos, pasando por joyas, hasta partes para automóviles y aviones. La impresión 3D aún no está omnipresente. En general, sigue siendo demasiado lento para la producción en masa, demasiado caro para algunas aplicaciones y para otros produce resultados que no alcanzan el estándar requerido. Pero, como lo muestran las suelas de Adidas, estas deficiencias están siendo resueltas. No es tonto creer que la impresión 3D impulsará las fábricas del futuro. Tampoco es necesario que la tecnología se limite a hacer cosas fuera de esos incondicionales industriales, metal y plástico. También es capaz de extender el alcance de la fabricación a cuestiones biológicas.

Sumando

Hay muchas formas de imprimir algo en tres dimensiones, pero todas tienen algo en común: en lugar de cortar, taladrar y fresar objetos, como lo hace una fábrica convencional, para quitar el material y llegar a la forma requerida, una impresora 3D comienza con nada y agregarle cosas. La adición se realiza de acuerdo con las instrucciones de un programa de computadora que contiene una representación virtual del objeto a realizar, almacenado como una serie de cortes finos. Estas rebanadas se reproducen como capas sucesivas de material hasta que se completa la forma final.

Típicamente, las capas se forman extruyendo filamentos de polímero fundido, mediante material de impresión por chorro de tinta contenido en cartuchos o mediante la fusión de láminas de polvo con un láser. Las suelas de Adidas, sin embargo, emergen de una manera sorprendentemente diferente, una que, según Joseph DeSimone, es el resultado de los químicos en lugar de los ingenieros que piensan cómo hacer las cosas de forma aditiva. El Dr. DeSimone es el jefe de Carbon, la empresa que produce la impresora que produce las plantas. También es profesor de química en la Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill.

Uno de los primeros en adoptar la fabricación aditiva fue la industria médica. Por buena razón; todos son diferentes y, por lo tanto, deberían ser las prótesis que puedan necesitar. Como resultado, ahora se imprimen millones de implantes dentales esculpidos individualmente y conchas de audífonos, así como un número creciente de otros dispositivos, como los implantes ortopédicos. El gran premio, sin embargo, es imprimir tejido vivo para trasplantes. Aunque esta idea todavía es en gran parte experimental, varios grupos de investigadores ya están utilizando bioimpresoras para fabricar cartílagos, piel y otros tejidos.

Los Bioprinters pueden funcionar de varias maneras. Las jeringas de uso más simple para extruir una mezcla de células y un medio de impresión, un método similar al utilizado por una impresora de escritorio en plástico. Otros emplean una forma de impresión de inyección de tinta. Algunos investigadores médicos están probando una forma de impresión 3D llamada transferencia directa inducida por láser. En esto, una película delgada está recubierta en su parte inferior con el material que se va a imprimir. Los pulsos láser enfocados en la superficie superior de la película hacen que las manchas de ese material se despeguen y caigan sobre un sustrato debajo. A veces, sin embargo, la tercera dimensión necesita una mano amiga. Ciertas impresoras, por lo tanto, imponen la forma deseada imprimiendo celdas directamente en un andamio preparado previamente, que se disuelve una vez que las celdas han proliferado lo suficiente como para mantener su propia forma.

Anthony Atala y sus colegas del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa, en Carolina del Norte, han impreso orejas, huesos y músculos de esta manera, y los han implantado con éxito en animales. La parte crucial del proceso es garantizar que el tejido impreso sobreviva y luego se integre con el receptor cuando se trasplanta. Algunos tipos de tejido, como el cartílago, son fáciles de cultivar fuera del cuerpo. La infusión de nutrientes en el medio en el que se mantienen es suficiente para mantenerlos, y tienden a tomar bien cuando se transfieren a un organismo vivo. Las estructuras más complejas, sin embargo, como los corazones, los hígados y los páncreas, requieren un suministro de sangre para crecer más allá de ser pequeñas astillas de células.

 

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