3DMAT - Materiales para la 4ª Revolución Industrial

¡Hola! Soy Iñaki, ingeniero de diseño industrial, y un apasionado de la tecnología en general, y de la impresión 3D en particular. La impresión 3D va a revolucionar el sector de la fabricación y el prototipado, y los materiales 3D imprimibles son el elemento que ofrece mayores restricciones, y a su vez, mayores posibilidades para el diseño y desarrollo de nuevas aplicaciones. Mi proyecto MIE se llama “3DMAT - Materiales para la cuarta revolución industrial”, y vamos a investigar los nuevos materiales para impresión 3D que están surgiendo, cada uno con características propias, y las posibilidades de unión entre ellos para obtener objetos con mejores características. El objetivo va a ser romper la barrera de entrada hacia el mundo de estos materiales avanzados, poco conocidos y utilizados.

El proyecto esta abierto a todo el publico, colectivos “maker”, startups y pequeñas empresas que no pueden acceder al mundo 3D industrial debido a su elevado coste, y también a grupos de investigación de la Universidad y a grandes empresas del sector que puedan sumarse y aportar su experiencia. Para que el proyecto no suponga una barrera tecnológica para nadie, se utilizaran impresoras FDM (material de deposición fundido) tipo Prusa. Estas impresoras están al alcance de cualquier persona, con precios muy asequibles y buenos resultados de impresión. Además existe una gran comunidad alrededor que ofrece soporte libre.

Presentado el proyecto, es hora de definir la línea de actuación que vamos a seguir. Lo primero será investigar de forma individual los materiales actuales. A modo de ejemplo, aquí tienes algunos muy interesantes.

Existen materiales de prototipado rápido para probar formas y acabados sin necesidad de requisitos mecánicos, donde destaca el PLA (acido polilactico). Es un material biodegradable y se imprime con facilidad.

Si necesitas materiales con resistencia mecánica, tenemos el ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), HIPS (poliestireno de alto impacto), Nylon, PC (policarbonato), PET (tereftalato de polietileno). Con esta variedad las necesidades de resistencia están cubiertas, y todos ellos se pueden mecanizar posteriormente. Además existen materiales reforzados con fibras. Tienen un porcentaje de fibras microscópicas, a mitad de camino entre el plástico normal y el plástico reforzado por fibras continua. Los mas utilizados son el ABS y el Nylon reforzado. Gracias a las fibras las características mecánicas mejoran mucho y la adhesión entre capas al imprimir es mejor.

Si no necesitas resistencia y lo que buscas es adaptabilidad existen materiales flexibles, que son una combinación de termoplásticos y elastómeros. Tienen grandes cualidades elásticas y de deformación, y son perfectos para adaptar objetos a formas complejas con posibilidad de movimiento, fabricación de juntas y retenes, ruedas y elementos móviles, etc. El mas utilizado es FilaFlex.

También existen materiales con características lumínicas. Los hay fosforescentes y fluorescentes, que absorben la luz y después brillan en la oscuridad, o plásticos que cambian de color según la temperatura.

Otro sector son los materiales con características eléctricas. Su propiedad principal es la conductividad, que permiten su uso como conexión entre sistemas electrónicos. Con estos plásticos podemos introducir elementos como motores, sensores, etc, en el interior de las piezas sin necesidad de cableado exterior

Relacionados con el cuerpo humano, tenemos materiales compatibles con alimentación. Destaca el PET (tereftalato de polietileno), que puede estar en contacto y servir de recipiente para comida y bebida. También existen materiales biocompatibles, para el desarrollo de aplicaciones medicas. Incluso se esta investigación en la generación de órganos y células.  

Por ultimo, nombrar los materiales solubles. Su principal aplicación es servir de apoyo para la fabricación de piezas con geometrías complejas. El principal material es el PVA (acetato de polivinilo), material soluble en agua. También se utiliza el HIPS (poliestireno de alto impacto), que se disuelve en limoneno, un disolvente natural biodegradable.

Una vez analizados los materiales de forma individual, para lo que nos ayudaremos de los medios técnicos de la Universidad de Zaragoza, crearemos una plataforma web donde documentar toda la información obtenida, generando una base de conocimiento que nos servirá para adentrarnos en la segunda fase de la investigación, la unión de materiales. A modo de ejemplo, podrían crearse objetos con pistas eléctricas para incluir elementos electrónicos sin necesidad de cables, objetos rígidos y flexibles que se adaptan a formas geométricas complejas, y un largo etcétera de aplicaciones, abiertas a la creatividad de cada persona o colectivo, gracias al conocimiento de las características de cada material y su forma de impresión.

Por ultimo, decirte que uno de los objetivos será la creación de un comunidad participativa alrededor del proyecto, para aunar experiencias y conocimiento que nos ayuden a obtener mejores resultados. Si te resulta interesante y quieres entrar en este mundo, ya tienes experiencia y quieres mejorar, o eres un experto y crees que tienes cosas que aportar, ¡estas invitado a participar! Puedes contactar conmigo en miezgz@gmail.com