¿Qué necesita una tecnología para evolucionar? La respuesta es sencilla: innovar. En el caso particular de la impresión 3D, una de las industrias del futuro, a pesar de haber sido inventada en los años ochenta, día con día se trabaja en su mejoría, se busca perfeccionar esta técnica mediante nuevos materiales. La primera materia prima en la impresión tridimensional fue la resina, posteriormente se incursionó en la impresión por deposición de material fundido (fused deposition modeling, FDM) utilizando material plástico acrilonitrilo butadieno estireno (acrylonitril butadiene styrene, ABS) y ácido poliláctico (polylactic acid, PLA), los cuales se han ido perfeccionando para lograr un mejor producto final. Pero esto no queda ahí, además se han utilizado distintos materiales, pasando por nylon, flexibles, madera… hasta llegar a los más innovadores.

La impresión tridimensional tuvo un inicio lento, sin prisa, pero en los últimos años ha experimentado un crecimiento tremendo. Esta tecnología con más de treinta años en el mercado ha tenido una evolución magnífica, lo que se inició con una inquietud para crear prototipos de una manera menos tediosa, ha venido a facilitar procesos y ahora se busca abaratar el coste de los productos, es por ello que cada vez se están produciendo nuevos materiales, algunos de los cuales te presentaremos en este Miércoles de CTI.

Los materiales «obsoletos»

Como ya te contamos en uno de nuestros Miércoles de CTI anteriores, la impresión 3D comenzó en 1984, por iniciativa de Charles Hull, quien creó la estereolitografía, primera técnica para la construcción de un diseño, que funciona por medio del primer material que se utilizó en esta tecnología: la resina fotopolimérica. En las impresoras de resina, cada marca fabrica su propio insumo, el cual es utilizado para la impresión del objeto; a pesar de esto, existen resinas genéricas con las que algunas impresoras pueden trabajar. La impresión en resina cuenta con ventajas como: realización de prototipado rápido, por la alta precisión y la resolución que alcanza, además permite imprimir piezas con complejidad geométrica. Cada una de las empresas tiene diferentes tipos de resinas y sacan cada vez más al mercado, según las características que quieran cubrir. Sin embargo, no todo es miel sobre hojuelas: las resinas cuentan con inconvenientes como la fragilidad del producto final y, a diferencia de otros materiales, requieren un postprocesado de endurecimiento.

Posterior a la estereolitografía, a finales de los ochenta y principios de los noventa, surgió un nuevo método, el FDM, el cual tuvo como sus primeros materiales el ABS y el PLA, la forma de impresión sería la misma, pero estos insumos cuentan con características diferentes. El ABS es un plástico resistente y duro, que al ser imprimido permite una técnica de postprocesado para suavizar la pieza por medio de vapor de acetona, idóneo para piezas mecánicas (el problema es que el vapor de acetona es nocivo para la salud, tendría que usarse con las medidas de seguridad oportunas); este filamento es ideal para la realización de piezas pequeñas y puede soportar temperaturas relativamente elevadas. Con respecto al PLA, es un material más frágil que, a diferencia del ABS, puede imprimirse a temperaturas frías, lo que ayuda a que la impresión sea más rápida; este insumo es biodegradable, por lo tanto no afecta mucho al medio ambiente y tampoco produce humos nocivos; no obstante, no todo es maravilla: el reciclaje de este material es complicado, asimismo, la manipulación de la pieza es limitada luego de la impresión. En suma, el ABS es más funcional para usos industriales, mientras que el PLA es más apto para uso doméstico. Una razón por la que son los más usados es el costo accesible de estos filamentos, los cuales pueden servir para realizar piezas para un prototipado que posteriormente se fabrique con materiales de mayor calidad.

PET, la combinación más sustentable

El tereftalato de polietileno (polyethylene terephtalate, PET) es uno de los nuevos materiales para impresión 3D de copoliester. Uno de los métodos para conseguirlo consiste en el reciclaje de botellas plásticas de PET, con la intención de apoyar al medio ambiente y también al bolsillo, porque su adquisición resulta económica. Este producto cuenta con características de dos de los materiales más utilizados en esta tecnología (PLA y ABS), el PET es muy resistente y además tiene la posibilidad de ser manipulado de manera sencilla. Además, a pesar de ser un material reciclado, cuenta con aprobación para el contacto con los alimentos, de acuerdo con la Agencia de Alimentos y Medicamentos (Food and Drug Administration, FDA) de los Estados Unidos. Una de las desventajas con las que cuenta es que al someterse a temperaturas mayores a los 70 grados, los poliésteres no mantienen buenas propiedades.

Bioimpresión, ¿el futuro de la medicina?

Las impresoras 3D tradicionales normalmente utilizan materiales como plásticos, resinas, metales… pero ahora ha llegado la era de la bioimpresión, que busca beneficiar la salud de las personas utilizando materiales con base de tejidos humanos. Los tejidos y células vivos se pueden obtener del mismo paciente, para crear cartílagos y huesos que puedan ser reemplazados. Cabe mencionar que esta aportación a la ciencia todavía permanece en su periodo de experimentación y pruebas en animales. Los beneficios que dejaría este material es atacar la escasez de órganos para trasplantes y el excesivo número de donantes requeridos, la reconstrucción de tejidos, así como el aprovechamiento de esta tecnología para la extensión de la vida humana. Los obstáculos que se tienen para la impresión en tres dimensiones es que la penetración celular y la siembra de tejidos no se controlan, lo que deja como resultado un tejido con maduración no uniforme, la difusión de oxígeno a través de grandes construcciones es limitada y no se cuenta con capilares o tubos vasculares. Ciertamente sería algo muy provechoso para el mundo, pero aún se mantiene como un desafío para la ciencia.

Cx5, en busca de la perfección

Este material busca cubrir las fallas que hacen imposibles a las impresiones perfectas. Adam Bean, un reconocido escultor, creó el nuevo filamento Cx5, un material que es una incógnita debido a que el creador no ha develado su secreto, pero asegura que se trata de un material natural, no tóxico y de origen sustentable. Este innovador producto se maneja como arcilla caliente, permite acabados como la cera y puede ser tan duro como un plástico. La característica principal de este insumo es que una vez impresa la figura, ésta se puede moldear y hacer más detallada para evitar que se distingan las capas de impresión y los acabados imperfectos. Además de esas características que diferencian al CX5 de otros productos, las impresiones con este material pueden adherirse sin problemas al acrílico (cristal o metálico), gran ventaja para que los escultores puedan esculpir su obra con detalles más finos. Es un tremendo avance tecnológico, pero no es fácil su adquisición, debido al elevado costo de este insumo, además de que se necesitan mechero, solvente y herramientas especiales para esculpir en busca de la perfección de la pieza.

Estos son algunos de los materiales innovadores para la impresión 3D, además de otros que también son de gran utilidad, como: poliestireno de alto impacto (high impact polystyrene, HIPS), que comúnmente se utiliza en la industria alimenticia; fibra de carbono, ideal para piezas mecánicas y objetos sujetos a uso continuo y que deben contar con gran durabilidad; acrilonotrilo estireno acrilato (acrylonitrile styrene acrylate, ASA), ideal para el aire libre y condiciones severas; entre muchos más insumos que se pueden utilizar para imprimir en tercera dimensión.

En conclusión, los nuevos materiales para impresión 3D han llegado a revolucionar esta tecnología, cada día las empresas se esfuerzan más para mejorar sus insumos, atacando así múltiples necesidades que se enfrentan en algunas áreas. No cabe duda de que, con esta innovación, la impresión 3D podrá crear una innumerable cantidad de objetos, incluso en sectores que no te imaginas y que serán de mucho beneficio para la sociedad. Quizá la verdadera pregunta sea: ¿será posible algún día la impresión de un ser humano?, ¿nos alcanzará la vida para verlo?

Alfredo Careaga (Difusión y Comunicación, PIT-UAS)