Impressores 3D a porta a casa

2014/09/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

On no s'espera que les impressores 3D siguin útils, els membres de l'empresa d'Oiartzun Tumaker volen introduir les seves impressores. I és que estan convençuts que si aquestes impressores tenen algun límit, a ningú se li ha ocorregut el camí per a superar-lo. La tecnologia associada a les impressores 3D està evolucionant a gran velocitat i els experts estan convençuts que abans o després arribarà a les llars.
Ed. © Josef KubeAi/350RF

Es denominen impressores perquè, igual que les impressores de paper tradicionals, regeneren el model donat. No obstant això, en lloc de tirar la tinta sobre un paper, acumulen el material, generalment plàstic, capa a capa, fins a convertir el model sol·licitat en un objecte tridimensional. Això és el contrari a la forma tradicional de fer les peces, que normalment donen forma a partir d'un bloc de materials, retirant els trossos de material o erosionant-los en llocs determinats. En la fabricació per addició es parteix del buit i es diposita el material en els llocs que requereixi la peça final. L'interior pot tenir un grau d'ompliment definit per un mateix, oferint totes les possibilitats entre estar completament buit i totalment ple, modificant el grau de compacidad de les peces.

"La tecnologia de les impressores 3D no té grans misteris i, de fet, no és nova; aquestes màquines porten 30 anys en el mercat", explica Jon Bengoetxea, director de Tumaker. En la base es tracta d'un robot cartesià que es mou en diversos eixos i que es diposita sobre un cap. Per a això escalfa el fil de plàstic que està enrotllat en bobines o cartutxos fins que es fundi i saca un filo prim. Això és el que es diposita en capes. "Què fer? --afegeix Bengoetxeak--, la qual cosa l'usuari té al cap. I és que les possibilitats que ofereixen aquestes eines són infinites".

Bengoetxea recorda un cas que mai hagués imaginat ser client d'ells: "Va venir un formatger preguntant-nos si les impressores 3D podien ser útils per a fer els motlles per a la seva formatgeria. Estava molt contenta perquè podia fer el que tenia al cap, i ho va fer ell a la mesura".

Imatges realitzades mitjançant impressora 3D en l'empresa Tumaker. Ed. Oihane Lakar/Elhuyar Zientzia

Explosió creativa de la socialització

El major canvi que s'està produint en relació a les impressores 3D és que s'estan "socialitzant", amb un cost cada vegada menor i una major facilitat d'ús. Per tant, cada vegada es pot arribar a més gent, la qual cosa obre el camí per a crear cada vegada més usos. "Fins ara s'utilitzaven principalment per a prototipar en la fase de disseny de productes", explica Bengoetxea. El prototip permet crear i tocar de manera ràpida i a baix cost una rèplica del producte final i en funció d'això proposar canvis en el producte final.

Les impressores 3D han tret les opcions de les fàbriques i les han portat a les escoles, concretament a diverses escoles de Formació Professional. Així ha viscut Bengoetxea: "En els alumnes que estan aprenent a dissenyar els seus productes, que fins ara només veien el seu disseny en la pantalla de l'ordinador, el poder tenir a les mans suposa un canvi tant en la percepció com en l'actitud: són immediatament conscients del que falta, la qual cosa cal canviar, etc. És a dir, el procés de disseny enriqueix enormement, els alumnes es motiven moltíssim".

Les empreses, amb les portes obertes a la creativitat, ja han començat a utilitzar les impressores 3D en el seu dia a dia, no sols per a prototipar, sinó també per a altres usos: "poden fer gairebé tot això de plàstic, són eines, són protectors, són components de les peces finals... Nosaltres, per exemple, fabriquem a través de les impressores alguns components plàstics per a les noves impressores que estem fabricant, de manera que algunes les convertim en pares d'unes altres", diu Bengoetxea. D'aquesta manera, "disminueix la dependència dels proveïdors, els fan a mesura. A més, tenen garantit que seran peces sense defectes i són costosament barates".

Jon Bengoetxea, director de l'empresa Tumaker. L'empresa, amb dos anys de trajectòria, té ja dos tipus d'impressores a la venda i s'està treballant en la creació d'un escàner per a convertir objectes en models recognoscibles per les impressores 3D. Ed. Oihane Lakar/Elhuyar Zientzia

Materials en la seva majoria plàstics

Les impressores esmentades i, en general, les que més s'estan estenent en el mercat són les 3D que treballen amb polímers. "I és que per a utilitzar aquestes impressores cal escalfar el material i fondre i el plàstic és excel·lent", ha precisat Bengoetxea. Existeix una diversitat de polímers, de tots els existents només uns pocs s'utilitzen per a imprimir i, no obstant això, són molts. Poden utilitzar-se ABS, PLA, PET, niló, plàstics transparents, plàstics flexibles, resines amb pols de fusta, plàstics que imiten la pedra, etc.

Quant als materials, Bengoetxea ha explicat que hi ha "molta feina": "Quants més polímers es puguin utilitzar en les impressores, més ús tindran les impressores i, per tant, més espai tindran sentit. Per exemple, en el sector alimentari no es pot utilitzar qualsevol tipus de polímer, per la qual cosa si les impressores s'ajusten als que es poden utilitzar, poden incloure's en aquest sector. L'objectiu és minimitzar els límits".

Motlles creats per un protesista dental per al seu treball amb impressora 3D. Les fèrules de correcció dental es dissenyen amb els motlles necessaris i es realitzen en diferents fases del tractament. La substitució d'un proveïdor extern per un altre en la seva clínica suposa un important estalvi de temps i diners. Ed. Tumaker

Aquestes adaptacions tenen una gran dinàmica a nivell mundial, i en l'empresa Tumaker també treballen en homologacions. "Quan sali un nou material interessant, el provem i definim com, en quines condicions i paràmetres, ha de treballar la màquina amb aquest material. Generalment es tracta d'ajustos a nivell de programari, per exemple, la temperatura que s'ha d'aplicar al capçal de la màquina per a fondre el material".

No tots avançaran

Encara que les impressores 3D que estan funcionant aquí i ara són les que treballen amb polímers, hi ha unes altres que funcionen amb altres materials. Algunes d'elles són les que treballen amb metalls, és a dir, màquines que imprimeixen peces metàl·liques en lloc de les de plàstic. Un d'ells va ser presentat en la Biennal de Màquina Eina celebrada al juny a Bilbao. "És un avanç espectacular, poder fer qualsevol forma amb qualsevol metall, però cal tenir en compte que parlem de tecnologia d'un altre nivell. Es tracta de màquines d'ús industrial amb un cost de 500.000 euros. Els que tenim entre mans costen entre 800 i 1.500 euros", explica Bengoetxea.

Bengoetxea també veu un gran futur a les impressores 3D anomenades bioprinter, que treballen amb cèl·lules i s'utilitzen a nivell de recerca.

Imatge realitzada amb una impressora 3D que treballa amb el menjar. Està feta de sucre. Ed. 3D Systems

Bengoetxea no veu amb tanta claredat el futur de les impressores 3D que han sortit per a cuinar. En la base, en aquestes màquines, se substitueixen els cartutxos dels fils de plàstic pels components que contindran el menjar i es procedeix a la separació de cadascun dels components amb la forma indicada per la impressora. "Com a títol tenen molta força i els mitjans de comunicació els han donat molt de ressò, però cal veure quin futur tindran i si la gent secundarà o no. En definitiva, una cosa és què es pot fer amb la tecnologia i una altra si és rendible fer-ho. I jo crec que les impressores que preparen els aliments tenen un alt cost respecte al que ofereixen", diu.

El temps dirà quins de les tecnologies que s'han creat seguiran endavant i quins no. "No es pot preveure d'on actuarà el mercat. En aquests moments l'evolució és vertiginosa, amb pocs obstacles per a crear i fer coses noves en aquest camp. No obstant això, en alguna ocasió hi haurà una reestructuració en la qual disminuirà el nombre de persones que treballen", ha anunciat Bengoetxea.

No obstant això, no dubte que abans o després es convertiran en una eina habitual en les llars: "En l'actualitat només els afeccionats a la tecnologia la tenen, però a la vista de la velocitat de penetració en les empreses, pot ocórrer alguna vegada. És una joguina bonica, permet fer moltes coses i amb elles s'aprèn molt".

Mitjançant la impressora 3D s'analitza el comportament real de les cèl·lules tumorals
Encara que la difusió de les impressores 3D s'ha produït en màquines que treballen principalment amb polímers, també s'han creat variants que poden ser utilitzades en molts altres àmbits. Entre elles, l'elaboració de models cel·lulars tridimensionals i l'estudi del comportament cel·lular en ells. Segons un article publicat en la revista Biofabrication, diversos centres de biomanufactura xinesa i un laboratori de recerca del càncer van analitzar el creixement i comportament de cèl·lules cancerígenes del coll d'úter en un model d'aquestes característiques. En l'estudi realitzat es va observar que les cèl·lules conreades en un model tridimensional estaven més prop del comportament intrínsec de les cèl·lules canceroses que les conreades en cultures cel·lulars bidimensionals que s'utilitzen en estudis de laboratori.
Ed. Xu Zhao et al. 2014 Biofabrication
En una impressora 3D creada pels propis investigadors, es va col·locar una mescla de cèl·lules cancerígenes i gelatina i proteïnes fibroses del coll d'úter, formant una estructura reticular amb la impressora, que abocava capa a capa, a una longitud i amplària de deu mil·límetres i a dos mil·límetres d'altura. A més de demostrar la supervivència del 90% de les cèl·lules en el procés d'impressió, els investigadors van comparar les cèl·lules grogues amb el metabolisme de les cèl·lules de les cultures bidimensionals tradicionals. Es va observar que en créixer en un model tridimensional, les cèl·lules presentaven una major taxa de creixement i, a diferència de la bidimensional, tendien a formar estructures esfèriques. Així mateix, les cèl·lules canceroses van mostrar una major quimiorresistencia.
Els mateixos autors anuncien que, a la vista de les característiques biològiques de les cèl·lules d'aquests nous models tridimensionals in vitro, la tecnologia d'impressió tridimensional de cèl·lules contribuirà a avançar en la recerca del càncer.