Impresión 3D. ¿La tercera revolución industrial?

En un pasado que ahora nos parece casi prehistórico, las personas dependían de la labor humana para cubrir sus necesidades básicas. Con herramientas rudimentarias obtenían lo necesario para subsistir, mientras que el pequeño exceso energético restante era aprovechado para modificar el mundo exterior a su conveniencia. En ocasiones la escasez generó conflictos y problemas sociales, y en algunos grupos y épocas, las crisis de salud y de recursos eran cosa de todos los días.

Hace aproximadamente unos 250 años comenzó lo que conocemos como la Revolución industrial. Gracias a la implementación de nuevos métodos de manufactura y la invención de maquinaria potenciada por la combustión de carbón, la humanidad pasó de la labor manual a una nueva era de mayor abundancia de productos, generada por el exceso energético.

Después vino una segunda revolución industrial, con inventos como el motor de combustión interna, que ayudaron enormemente al desarrollo y perfeccionamiento del automóvil y del aeroplano. Esto a su vez permitió iniciar su producción en masa para alcanzar a mayores sectores de la población.

Estos 2 grandes eventos y la implementación de la electricidad, permitieron que las computadoras, Internet y la tecnología en general, avanzaran para dar pie a posibilidades antes impensables, como la creación de nuevos materiales, objetos físicos de diferentes formas y hasta órganos humanos funcionales, todo creado en máquinas de pequeñas dimensiones.

Entre estas novedades tecnológicas está lo que hoy conocemos como impresión 3D, que consiste en dar forma física a un objeto virtual al tomar pequeñas partes de material y añadirlas capa por capa a una superficie. Es por esto que se le llama manufactura aditiva, pues a diferencia de los procesos tradicionales de sustracción (como sucede con la escultura o el corte) la tecnología añade material para crear un objeto, en lugar de restarlo.

La impresión 3D representa un avance muy importante en la forma en que interactuamos con el mundo, ya que por primera vez tenemos la opción de fabricar nuevos materiales, novedosas nanoestructuras, medicinas e incluso tejido humano

Esta tecnología aún se encuentra en desarrollo, pero tanto artistas como científicos la han aprovechado para dar rienda suelta a su imaginación mediante la puesta en práctica de proyectos que apenas hace unos años parecían extractos de una novela de ciencia ficción.

Es oportuno señalar que todos los ejemplos que se mostrarán a continuación no sucederán a futuro, se trata de proyectos que se encuentran disponibles en este momento o en una etapa de desarrollo muy avanzada. También es importante agregar que ninguna de las características mencionadas es la principal ventaja de la impresión 3D. Su potencial se encuentra en la factibilidad de propagar los planos de fabricación de cualquier objeto u elemento por medio de Internet. Es aquí en donde podría decirse que la impresión 3D tiene el potencial de convertirse en la tercera revolución industrial, pues abre la posibilidad de crear un sinfín de objetos según nuestros gustos y necesidades en la comodidad del hogar y compartirlos con el mundo de forma inmediata. Esto podría llevar a una acumulación de conocimiento sin precedentes en el mundo de la creación y la manufactura.

El ser humano debe una enorme parte de su evolución al intercambio de ideas libre y sin restricciones. El lenguaje y la tecnología se han visto beneficiados por la acumulación de conocimiento que ha sido posible gracias a la transmisión de ideas. Como consecuencia de la imprenta y ahora de Internet, los avances se han acelerado de forma exponencial, al permitir un excedente energético mayor y una calidad de vida extraordinaria en sectores de la población cada vez más amplios. La posibilidad de crear objetos físicos y compartirlos con el mundo para perfeccionarlos en conjunto, hace que las posibilidades se vuelvan infinitas.

Antes de seguir me gustaría señalar que esta nueva tecnología rompe con la noción de que las novedades de esta naturaleza tardan mucho tiempo en llegar al público en general porque son extremadamente caras. En este caso, la tienda de artículos para oficina Staples, anunció que ya se encuentra a la venta una impresora 3D de la marca Cube, por sólo $999 USD.

Sigamos. El primer ejemplo de las ventajas de la impresión 3D es el caso de la Universidad Heriot-Watt en Edinburgo. La institución, en conjunto con la compañía RoslinCellab, desarrolla un proceso especializado de impresión 3D que podría ayudar a crear órganos humanos utilizando células madre, lo que elimina dificultades como la inmunosupresión, la necesidad de la donación de órganos y el problema del rechazo de trasplantes por el cuerpo de los pacientes.

Jason King, gerente de desarrollo comercial de RoslinCellab dijo: “Este es un avance científico que creemos tendrá un inmenso valor en la prueba de medicinas sin animales y, a largo plazo, podría proveer a pacientes de órganos por pedido sin la necesidad de donación y sin los problemas de inmunosupresión y el potencial rechazo de órganos.”

Además de órganos, esta tecnología permite crear tejido óseo según características individuales de los pacientes, lo que elimina la necesidad de estandarización de prótesis y aparatos ortopédicos producto de su alto costo de manufactura. Existe el caso de un paciente estadounidense quien perdió 75% del cráneo en un accidente y después de un escaneo digital, fue posible implantarle una pieza de plástico impresa según sus características personales; además, se añadieron detalles a las orillas del implante para estimular el crecimiento óseo alrededor de él.

En un aspecto más personal, podríamos pensar en el caso de un accidente automovilístico después del cual es muy común el uso de collarín que hasta el momento es producido en masa y sin características específicas para cada necesidad. Utilizando la impresión 3D podría crearse uno de acuerdo con las medidas de cada persona, y con muy bajo costo.

Podríamos pensar que en el ámbito de la medicina esta tecnología sólo puede ser utilizada por doctores de renombre con años de estudios, pero Christopher Chappell e Easton LaChapelle, nos demuestran que no es así, pues a pesar de su corta edad y de vivir a cientos de kilómetros de distancia uno del otro, desarrollaron un brazo robótico que esperan reduzca considerablemente los costos de fabricación de prótesis externas a unos $1,000 USD por pieza, en lugar de las decenas de miles de dólares que actualmente cuestan aparatos similares.

No todo termina en la ciencia y la medicina, artistas, ingenieros y diseñadores pueden aprovechar esta tecnología para crear esculturas, ropa y hasta automóviles o edificios.

Pongamos como ejemplo la arquitectura. La implementación de la impresión 3D podría cambiar por completo la forma en la que se llevan a cabo las construcciones, pues hasta el momento los métodos utilizados permiten cierto nivel de complejidad geométrica. Las piezas podrían fabricarse desde los cimientos de la obra misma, y la construcción se levantaría capa por capa gracias a una impresora 3D a gran escala, que reemplazan el plástico con cemento. Esto reduciría tanto el tiempo de construcción y los recursos como la labor humana, lo que disminuiría los costos. Al realizar la construcción podrían tomarse en consideración las cavidades del cableado y plomería; estas podrían construirse al mismo tiempo sin necesidad de tubos o materiales externos.

Esta forma de construcción es algo que ya están considerando desarrolladores en la Universidad de Loughborough, en la Gran Bretaña, en donde gracias a la técnica conocida como Concrete Printing Process, es posible producir componentes de construcción con un grado de personalización antes imposible. Esto podría crear una nueva era en la arquitectura que se adapta al medio ambiente y se integra de lleno con las funciones de la ingeniería.

La utilidad de la impresión 3D es tal, que la Agencia Espacial Europea está pensando en emplearla para crear una base lunar con material del satélite natural. Crear una estructura como esa representa varios retos, en primera instancia porque no es fácil transportar toneladas de material a través de 384,400 kilómetros en el espacio. Para ahorrarse buena parte de esta problemática, la Agencia Espacial Europea se dio a la tarea de encontrar la forma de imprimirla.

La idea del proyecto consiste en recopilar material lunar y mezclarlo con óxido de magnesio para después aplicar una sal conglomerante, y así obtener una sustancia sólida que al aplicarse en capas, una sobre otra, cree la estructura.

“La impresión 3D en nuestro planeta ha producido estructuras enteras” comentó Laurent Pambaguian, jefe de proyecto para la Agencia Espacial. “Nuestro equipo industrial está investigado si esta tecnología puede ser empleada de manera similar para construir un hábitat lunar” continuó.

Cabe destacar que la Agencia Espacial Europea no es la única estudiando las posibilidades de esta tecnología, pues la NASA también está experimentando con ella.

Veamos otro ejemplo, el de la industria automotriz. Actualmente existe un auto cuya mayor parte está impresa en 3D. El Urbee 2, construido por JimKor, es un vehículo que pretende innovar en el sistema de manufactura automotriz, al incluir materiales obtenidos a través de impresión 3D, considerablemente menos pesados que los tradicionales. Esto impondría una menor carga para el motor y reduciría el consumo de gasolina.

Otra de las enormes ventajas de esta tecnología es que las distintas partes pueden ser creadas a partir de un diseño específico que permite aumentar la rigidez o el espesor en zonas neurálgicas y así darles una dureza equivalente a las de los vehículos modernos.

Esta alternativa de construcción también ofrece la opción de imprimir piezas en una sola sesión, sin necesidad de hacer varias partes para después ensamblarlas. Por ejemplo, todos los componentes que constituyen el tablero del automóvil pueden ser reemplazados por una sola parte que presente las mismas propiedades, lo que disminuye costos de ensamblaje. Kor explica que la solución para abaratar costos fue tomar partes pequeñas de un coche grande y transformarlas en piezas largas únicas. Además, usar este tipo de construcción reduce la cantidad de aire que fluye entre los espacios que separan a las piezas, de modo que el vehículo podría ser altamente aerodinámico.

Ejemplos como estos hay muchos, la industria de la moda también podría verse beneficiada por esta tecnología, como lo demuestra el primer vestido creado con impresión 3D.

Otra de las posibilidades que se abren gracias este tipo de tecnología, es el trabajo interdisciplinario, pues gente con formación científica y alma artística, puede aprovecharla para crear nuevas formas de arte. Este es el el caso de Heather Dewey-Hagborg, quien toma muestras de ADN que desconocidos dejan en la calle en chicles o cabello y las convierte en rostros humanos muy parecidos al del poseedor del material genético al imprimirlos para darle vida a sus creaciones.

Tal vez la ventaja principal de este tipo de construcción se vuelva evidente cuando los científicos logren imprimir a nivel molecular. Esto, en conjunto con la nanotecnología podría abrir las posibilidades a un mundo absolutamente diferente al que conocemos ahora, pues sería posible fabricar materiales a la carta, según necesidades específicas y diseñar productos con propiedades sorprendentes, repelentes al agua, conductores de calor, frío o electricidad o incluso todos juntos y abre la posibilidad de imprimir hasta comida, lo que obviamente resolvería una enorme cantidad de problemas en el mundo.

Esta idea no es tan descabellada, pues investigadores de la universidad de Glasgow, liderados por el profesor de química Lee Cronin, crearon un prototipo capaz de imprimir moléculas para medicinas a partir de las necesidades específicas del paciente, que incluso tiene el potencial de imprimirlas desde la comodidad de su hogar. Esto supondría una verdadera revolución en la era de la medicina moderna.

Como toda tecnología, la impresión 3D también tiene su lado oscuro, pues permite que cualquier persona tenga acceso sin restricciones a planos de armas, como la célebre The Liberator, una pistola impresa que consiste de 15 piezas capaces de realizar varios disparos antes de romperse por el uso. El departamento de Defensa de los Estados Unidos ha tratado de eliminar de Internet la distribución de los planos, pero ya han sido bajados cerca de 100,000 veces y parece imposible limitar su distribución.

A pesar de todo, la impresión 3D tiene más ventajas que desventajas, y aún cuando siempre haya individuos y grupos que busquen la forma obtener beneficios propios, también está la contraparte que utiliza la tecnología de manera responsable y provechosa para la mayoría.

Como alguna vez dijo una de las mentes más brillantes de la historia, Nikola Tesla: “La solución a nuestros problemas no yace en destruir la máquina, sino en dominarla”.

En este momento la humanidad vive una etapa de avance tecnológico sin precedentes, en donde la innovación avanza a pasos descomunales, y la impresión 3D parece un escalón fundamental hacia la siguiente etapa evolutiva.