Tercera Cultura
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Imprimir esculturas. Fabricar objetos en 3D con tecnologías de las impresoras de chorro de tinta

Autores: Equipo de divulgación científica de Eureka!

Las humildes impresoras de chorro de tinta han tenido unos hijos sorprendentes e inesperados que incluyen hacer piezas tridimensionales que pueden usarse como prototipos o para hacer pequeñas series. Y si se cambia la tinta por células vivas pueden imprimirse órganos.

En el mundo de los ordenadores las impresoras de chorro de tinta fueron una revolución, de un modo sumamente sencillo podían imprimirse letras, dibujos y fotos. Antes, las impresoras se limitaban a escribir caracteres predeterminados o con complicados «plotters» podían hacerse planos.

La idea de la impresora de chorro de tinta no puede ser más sencilla. Hay una cabeza que se desplaza a lo ancho del papel. En la cabeza hay unos cuantos agujeros que dejan salir tinta o no de acuerdo con las instrucciones del programa. El programa sabe dónde está la cabeza, y sabe qué agujero debe abrir o cerrar para crear una figura concreta. ¡Y ya está, eso es todo! Ni que decir tiene que el programa que controla todo ello es bastante complicado y que controlar que los agujeros dejen salir o no tinta exige una tecnología bastante sofisticada.

Estas impresoras primero imprimían en blanco y negro, pero muy pronto empezaron a imprimir en colores. Y no tardando mucho algunos empezaron a pensar en usos más complejos. Por ejemplo –pensaron algunos– si en vez de tinta que es plana usamos ceras que tienen un cierto relieve, ¿no podríamos hacer esculturas a base de que la impresora hiciera muchas pasadas? Lo hicieron y funcionó. La cabeza impresora soltaba ceras con un cierto relieve y pasada tras pasada se iba creando un relieve. La primera imagen fabricada de ese modo que tuvimos en las manos fue a finales de los años 90 y era un «marcianito» de cinco centímetros de alto.

Si lo pensamos un poco, muy pronto nos damos cuenta de que de ese modo no se puede hacer cualquier cosa. Por ejemplo, si queremos hacer una casa con ventana no podremos hacerla, pues al tratar de poner la cera para el marco superior no tendría donde sujetarse. Pero, sin duda era capaz de hacer infinidad de cosas.

Si en vez de ceras blandas usábamos otros tipos de materiales que endurecieran mucho más podríamos hacer todo tipo de piezas de un modo muy rápido: por ejemplo, engranajes, ruedas,… De hecho se creó toda una industria de hacer prototipos de un modo rápido. Por ejemplo, se podían hacer todas las piezas de una nueva máquina fotográfica para ver si todo encajaba en su sitio y funcionaba. No era la máquina de verdad, tan solo era el prototipo que permitía saber si las cosas funcionaban.

Un avance posterior hizo que incluso estas impresoras, más un láser para endurecer los materiales, pudieran producir componentes para pequeñas series. Y hoy en día estas impresoras 3D son bastante comunes tanto para prototipos como para pequeñas series.

Muy pronto la tecnología dio un giro inesperado. ¿Y si en vez de tinta o ceras usamos células podremos hacer venas? Una vena es muy complicada pues tiene válvulas difíciles de hacer; pero hay una parte que se trata simplemente de un cilindro con un tipo de células en su interior y otra en el exterior. Para muchas aplicaciones médicas ese simple tubo venoso –sin válvulas– es más que suficiente. Hoy en día se imprimen esos tubos. La cabeza de la impresora se carga con dos tipos de células que se imprimen sobre un «papel» de glucosa que sirve de alimento a las células. Primera hoja, se imprime un círculo con sus dos tipos de células. Segunda hoja, otro círculo en el mismo sitio. Y así la tercera, la cuarta,… Entonces ocurre algo extraordinario: las células se fusionan y como se han comido la glucosa lo que queda es un cilindro que se puede extraer sin problemas. Un cilindro apto para reparar algunas venas.

Se abre un camino inmenso para «imprimir» ciertos órganos o partes de los mismos.

Un reciente giro que ha dado esta tecnología es la de construir casas con una impresora de chorro de tinta gigantesca; pero de eso hablamos en el recuadro: imprimiendo casas.

Para formar un tubo se depositan células capa a capa sobre un «papel» de glucosa

Para formar un tubo se depositan células capa a capa sobre un «papel» de glucosa


Imprimiendo casas

Berorokh Khoshnevis, de la Universidad del Sur de California, tuvo la idea de utilizar una gran «impresora» para hacer casas. La idea es simple: la cabeza en vez de tinta lo que va soltando es cemento de fraguado muy rápido. Ni que decir tiene que la cabeza es muy grande y que esta soportada por unos sistemas robóticos que le permiten moverse en tres dimensiones: izquierda-derecha, adelante-atrás, arriba-abajo. De ese modo, paso a paso van haciendo crecer los muros de una casa. Siguen teniendo el problema de las ventanas que mencionábamos más arriba, así que lo único que hacen es el contorno, por lo que a la tecnología le han dado el nombre de «contour crafting». El problema de las ventanas se puede solucionar con una intervención manual: para cerrar la parte superior de puertas o ventanas, manualmente se añade un soporte.

Todavía está en desarrollo pero estiman que podrán construir una casa de 186 m², con puertas, ventanas e instalaciones eléctricas y de fontanería, en 24 horas.

Así se imprime el muro de una casa. Gráfico gentileza del profesor Khoshnevis.

Así se imprime el muro de una casa. Gráfico gentileza del profesor Khoshnevis.


Moldes de papel de esculturas

Hoy vamos a hacer el «negativo» de una escultura mediante el sencillo procedimiento de ir superponiendo una a una finas hojas de papel mojado sobre la escultura.

Debe ser un papel fino y muy flexible –por ejemplo el papel higiénico vale perfectamente–. Cogemos la primera hoja seca y la ponemos sobre la escultura. Con un pincel fino mojado en agua aplastamos el papel contra la escultura. El papel se adapta perfectamente a su forma. Cogemos una segunda hoja y hacemos lo mismo y después una tercera y una cuarta y una quinta…

Dejamos que seque unas cuantas horas; en nuestro caso lo hemos dejado veinticuatro horas. Después con cuidado despegamos el papel de la escultura y el resultado es un negativo de la misma, donde se reproducen todos sus rasgos.

En las imágenes podéis ver en la 3-1 la escultura que hemos usado, en la 3-2 se ve cómo hemos puesto la primera hoja de papel y en la 3-3 mostramos el «negativo».

3-1: escultura. 3-2: aplicación del papel. 3-3: el molde resultante. (Fotos de Eureka! Licencias CC)

3-1: escultura. 3-2: aplicación del papel. 3-3: el molde resultante. (Fotos de Eureka! Licencias CC)

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