Impresiones en 4D

Algunos piensan que las impresoras 3D (impresoras en tres dimensiones) revolucionarán la industria tal como la conocemos. Es probable que esto ocurra en el futuro, aunque, ciertamente, para competir con la industria tradicional las impresoras 3D –con la suficiente precisión– tendrán primero que bajar de precio, aumentar su velocidad de impresión, ampliar el rango de materiales que manejan y, en ciertos casos, aumentar su tamaño. Por lo pronto, sin embargo, las impresoras 3D nos han dado nuevas maneras de fabricar objetos.

El trabajo artesanal es por naturaleza poco preciso y produce objetos imperfectos, en una medida que depende de la habilidad del artesano o de la prisa con que trabaje. Igualmente, dos objetos artesanales nominalmente iguales no lo serán necesariamente, incluso si fueron fabricados por la misma persona. En contraste, la revolución industrial iniciada en Inglaterra hace más de dos siglos trajo, entre otras cosas, técnicas de fabricación automatizada que producen en masa y a gran velocidad objetos con menos imperfecciones y variaciones que aquellas típicas del trabajo artesanal.

A manera de ejemplo, comparemos monedas que se acuñaron hace dos mil años con las actuales. Si bien estas últimas no están necesariamente libres de defectos, si lo están en un grado considerablemente mayor que aquellas que se acuñaron, por ejemplo, durante el Imperio Romano. Las imperfecciones de las monedas antiguas las encontramos no solamente en su forma, sino también en los motivos troquelados en sus caras. Incluso en algunos casos es posible ver que el troquelado está fuera de centro, debido posiblemente a la prisa con que trabajó el artesano.

A su vez, las impresoras 3D han traído una nueva sofisticación en las técnicas de fabricación y, entre otras cosas, han posibilitado la duplicación de objetos con una forma codificada en un programa de computadora. Así, cualquiera sería capaz fabricar un objeto con una forma complicada empleando un código de computadora que posiblemente podría conseguir en un sitio de internet. Podría además reproducir el objeto las veces que quisiera, obteniendo cada vez un duplicado exacto y en gran medida libre de imperfecciones. Y todo esto lo podrá llevar a cabo alguien sin la menor habilidad como artesano –aunque sí con la correspondiente habilidad para manejar una computadora.

Todo esto que resulta sorprendente nos lleva a otra sorpresa que suena a ciencia ficción, pues recientemente se ha planteado la posibilidad de construir impresoras 4D a partir de la tecnología 3D. Habría que aclarar, no obstante, que no se trata de máquinas que impriman objetos en un hiperespacio de cuatro dimensiones ni nada que se le parezca y que la cuarta dimensión se refiere en realidad al tiempo. Así, se pretende que las impresoras 4D produzcan, no objetos rígidos, sino objetos con la capacidad de transformarse en respuesta a condiciones medioambientales cambiantes.

Se plantea, por ejemplo, la fabricación de tubos conductores de agua con materiales inteligentes, cuyo diámetro aumente o disminuya en función de flujo de agua a conducir, o bien que se cierren por completo para hacer la función de una válvula. Podrían igualmente contraerse y expandirse de manera periódica para impulsar el agua, tal como ocurre en el tracto digestivo para hacer avanzar los alimentos. Los materiales inteligentes podrían también emplearse para fabricar llantas de automóvil que cambien sus características para adaptarse a las condiciones del camino. Sin embargo, si bien todo esto suena excepcionalmente atractivo, cabe hacer notar que en la actualidad las impresoras 4D y sus aplicaciones con materiales inteligentes están apenas en una etapa incipiente y en algunos casos no son más que ideas.

En el número de la semana pasada de la revista de divulgación científica “New Scientist” se publica una entrevista con Skylar Tibbits del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés). Tibitt es un arquitecto y especialista en computadoras que está llevando a cabo investigaciones sobre el uso de impresoras 4D y materiales inteligentes en el área de diseño y en aplicaciones en infraestructura. No ve Tibbits a las impresoras 4D y a los materiales inteligentes compitiendo con la industria actual y encuentra su aplicación más bien en áreas periféricas en donde la fabricación es actualmente imposible, por cara, peligrosa o inaccesible, como es el caso de la fabricación de objetos en el espacio.

Tibbits ejemplifica sus ideas con objetos fabricados empleando un material que se expande en contacto con el agua. Muestra, por ejemplo, una vara que al sumergirse en el líquido se transforma en un objeto que simula a un cubo, o bien otro caso en el que la vara se dobla hasta formar las letras MIT. Es posible encontrar fácilmente en internet videos en los que se muestran estos efectos.

Cuando las impresoras 4D se hagan realidad –esperemos que en un futuro no muy lejano–, mucha agua habrá corrido bajo el puente desde los tiempos aquellos, hace cientos de miles de años, cuando nuestros ancestros desarrollaron técnicas artesanales para fabricar hachas y puntas de piedra. Mucho tiempo habrá ciertamente transcurrido, pero es notable que sea en los últimos doscientos años cuando hayan ocurrido tantos y tan profundos cambios en nuestras técnicas de manufactura.