En el campo de la robótica blanda y los dispositivos flexibles, investigadores de la EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) han desarrollado una tinta a base de elastómeros que permite la impresión 3D de objetos con propiedades mecánicas que varían localmente, eliminando la necesidad de juntas mecánicas. Este avance puede cambiar la manera en que se diseñan y fabrican estos dispositivos, ayudando en áreas como la medicina y la agricultura.
Los elastómeros son polímeros sintéticos conocidos por su capacidad de estirarse y volver a su forma original, cualidades ideales para aplicaciones que requieren flexibilidad y resistencia. Tradicionalmente, estos materiales han sido difíciles de trabajar en estructuras 3D complejas debido a limitaciones en la variabilidad de su composición a microescala. Sin embargo, el desarrollo de los elastómeros de red doble granular (DNGEs) en la EPFL ha superado estos desafíos.
Desarrollo y propiedades de los DNGEs
Los DNGEs se crean mediante un proceso que comienza con la producción de micropartículas de elastómero a través de emulsiones de aceite en agua. Estas partículas se hinchan al absorber compuestos elastoméricos de una solución precursora. Posteriormente, esta masa inflada se convierte en una tinta 3D imprimible que, una vez depositada, se polimeriza para formar una segunda red dentro de la estructura impresa, fortaleciendo el objeto entero.
Esta metodología permite ajustar independientemente la rigidez y la resistencia a la fractura de los objetos, optimizando así su desempeño según las necesidades específicas. A diferencia de los hidrogeles, utilizados comúnmente en aplicaciones similares, los elastómeros ofrecen la ventaja de ser estructuras libres de agua, lo que incrementa su estabilidad y durabilidad.
Para qué sirve
Los DNGEs tienen un amplio potencial en la creación de actuadores suaves, sensores y dispositivos portátiles. Un ejemplo destacado es la impresión de un prototipo de «dedo», que demuestra cómo la tecnología puede fabricar dispositivos que se deforman de manera controlada, siendo al mismo tiempo suficientemente firmes para manipular objetos. Esta capacidad es especialmente relevante para la fabricación de prótesis y guías de movimiento en rehabilitación, donde se busca soportar el movimiento en una dirección mientras se restringe en otras.
Empresas y laboratorios alrededor del mundo han explorado tecnologías parecidas, buscando integrar materiales flexibles en la robótica y dispositivos médicos. Por ejemplo, la Universidad de Stanford y el MIT han desarrollado tecnologías de impresión 3D para aplicaciones biomédicas que también utilizan elastómeros, aunque con enfoques distintos en la composición y en el control de las propiedades mecánicas.
La capacidad de imprimir en 3D utilizando elastómeros con propiedades mecánicas ajustables abre nuevas puertas para el diseño y la fabricación de dispositivos más eficientes y personalizados, aunque seguramente lo veamos primero en robótica para después abrir las puertas a la medicina.
Tenéis el estudio en onlinelibrary.wiley.com