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¿Qué es la impresión 4D y cómo cambiará el mundo?

4D Printing gripper ¿Qué es la impresión 4D y cómo cambiará el mundo?

Los avances tecnológicos están ayudando a casi todas las industrias a cambiar su funcionamiento. Las nuevas tecnologías pueden mejorar la velocidad de fabricación, beneficiar la salud de las personas, reducir el costo de los procesos industriales y mucho más. Los científicos, ingenieros e inventores buscan continuamente formas innovadoras de mejorar los avances tecnológicos que ya han realizado. Uno de los últimos avances tecnológicos es la impresión 4D, y esto tiene el potencial de beneficiar a muchas industrias y diversos aspectos de la vida. Aquí encontrará todo lo que necesita saber sobre la impresión 4D y sus usos potenciales en diferentes industrias.

¿Qué es la impresión 4D?

Para comprender la impresión 4D, primero debe comprender la impresión 3D. Según ALL3DP, la impresión 3D implica la creación de objetos físicos mediante el uso de planos y la construcción del objeto capa a capa. La impresión 3D también se conoce como ‘Fabricación aditiva’. La impresión 4D se basa en la misma tecnología, pero la impresión 3D puede cambiar su forma. Se utilizan materiales especiales para este proceso de modo que una vez que se imprime el objeto, se puede transformar en una forma diferente cuando se activa por una forma de energía, como el agua, el viento o el calor. Una forma de pensar en la impresión 4D es utilizando el ejemplo de una caja. Imagine que la caja es plana y luego se ensambla sola cuando se activa por estímulos antes de plegarse nuevamente cuando ya no se necesita.

¿Quién ha inventado la impresión 4D?

No hay un solo inventor de la impresión 4D. Es algo en lo que están trabajando muchas instalaciones de investigación. Sin embargo, hay algunos líderes en este campo, incluido el Self Assembly Lab del MIT, la empresa de software 3D Autodesk y el fabricante de impresión 3D Stratasys. A nivel internacional, también hay una investigación fantástica sobre el potencial de la impresión 4D en Singapur y Australia.

¿Puedes comprar una impresora 4D?

Desafortunadamente, no puede salir y comprarse una impresora 4D en este momento. Es algo que aún se encuentra en etapas de desarrollo y generalmente solo se encuentran en laboratorios de investigación o en empresas especializadas. Sin embargo, es posible que pueda comprar su propia impresora 4D en el futuro.

¿Cuáles son las industrias que podrían beneficiarse de la impresión 4D?

Machine Design señala que la impresión 3D alguna vez pareció ciencia ficción, pero que ahora es una actividad principal que se utiliza en una variedad de industrias. Es probable que la impresión 4D tenga el mismo potencial y pueda beneficiar a muchas industrias. Algunas de las industrias que probablemente se beneficiarán más de la impresión 4D son la salud y la medicina, la agricultura, la manufactura, la robótica y la construcción. También es posible que la impresión 4D tenga usos en el arte y los medios. Las posibilidades de sus usos son casi infinitas, por lo que tiene el potencial de cambiar el mundo.

Medicina e impresión 4D

La medicina y la asistencia sanitaria es una de las industrias que podría beneficiarse más de la impresión 4D. Ya existen ejemplos de impresión 4D que se utilizan para crear férulas biomédicas que pueden adaptarse al medio ambiente. Por ejemplo, los médicos del Hospital Infantil CS Mott de la Universidad de Michigan desarrollaron una férula para las vías respiratorias con impresión 4D. Esta férula evita que las vías respiratorias del bebé colapsen a medida que se expanden cuando el niño crece. La férula se creó para su uso en la unidad de cuidados intensivos neonatales para ayudar a los bebés hasta que sus vías respiratorias sean lo suficientemente fuertes para sostenerse por sí mismos.
Ahora, la atención se centra en la creación de dispositivos implantables pequeños, dice Genetic Engineering and Technology News. El objetivo es crear un pequeño dispositivo implantable para diagnóstico y tratamiento que sea suave y flexible. Esto significa que será menos doloroso de insertar y mínimamente invasivo. En el futuro, los médicos e investigadores tienen el potencial de crear innovaciones aún más sorprendentes y beneficiosas. Existe la esperanza de que la impresión 4D se convierta en el camino a seguir para la creación de órganos artificiales para quienes necesitan un trasplante de órganos. Otra área de la medicina que podría beneficiarse son las prótesis, ya que las extremidades protésicas fabricadas con impresión 4D podrían mejorar la comodidad del paciente y también actuar como una solución para los niños con prótesis que aún están creciendo y necesitan que sus prótesis se adapten.

Impresión y fabricación 4D

Las formas en que podría ser posible demandar a la impresión 4D en los procesos de fabricación son alucinantes, especialmente cuando esta tecnología se combina con la robótica y la inteligencia artificial. Se habla de crear cajas que se expandan solas para empacar y luego se vuelvan a doblar para su reutilización. Otra posibilidad es el uso de la impresión 4D para crear componentes para maquinaria que simplificarán los procesos de producción y ahorrarán tiempo y dinero. Según Digitalist Magazine, ya hay investigaciones en curso que podrían conducir a transformaciones en los procesos productivos. Christopher Guberan, diseñador de productos, está trabajando con MIT para desarrollar un zapato autoensamblable. El objetivo de su investigación es transformar procesos de producción complejos y laboriosos. Existe la posibilidad de utilizar técnicas de impresión 4D en casi todos los aspectos del proceso de fabricación una vez más se comprende esta tecnología y está más ampliamente disponible.

Impresión 4D, aeroespacial y aviación

La aeroespacial es otra industria que podría beneficiarse significativamente del uso de la impresión 4D, y ya ha habido avances en el uso de esta tecnología. Los investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA han desarrollado una tela metálica que es flexible. Lo han llamado cota de malla espacial y está diseñado para su uso en antenas grandes que protegen las naves espaciales de los meteoritos. Las antenas también pueden capturar pequeños objetos que se han originado en la superficie de otros planetas. Los investigadores de la agencia espacial de EE. UU. Creen que existen más aplicaciones para el material inteligente que han creado mediante la impresión 4D. En aviación, Airbus ha colaborado con MIT para desarrollar un componente de entrada utilizando impresión 4D. El componente de entrada está hecho de fibra de carbono programable. Esto se ajusta automáticamente para controlar el flujo de aire que, a su vez, permite que el motor de la aeronave se enfríe. El uso de este componente reemplazaría los pesados ​​sistemas de control mecánico. Una ventaja adicional de utilizar los nuevos componentes es que reduce el consumo de combustible, reduciendo así también los costos de combustible. Airbus ha predicho que los componentes impresos en 4D tienen el potencial de formar la base de un fuselaje más rápido y ligero.

Impresión 4D y robótica

Tanto la robótica como la impresión 4D son áreas de gran interés para las investigaciones del siglo XXI. Hay planes para combinar las dos tecnologías en varias industrias para aprovechar lo que cada una puede ofrecer. Matt Griffin, un futurista, incluso ha argumentado que en el futuro, los robots podrían potencialmente diseñar, imprimir, ensamblar e imprimir en 4D ellos mismos. Además, la impresión 4D podría ayudar a los expertos en robótica a hacer avances en robótica blanda, dice 3D Natives. La robótica blanda tiene como objetivo crear robots utilizando materiales compatibles que son similares a los que se encuentran en los organismos vivos. El uso de la impresión 4D ayudará a los ingenieros a crear componentes que se muevan y se comporten más como organismos vivos que cualquier cosa que hayan creado hasta ahora.

Impresión, construcción y arquitectura 4D

El hecho de que la impresión 4D se trate de materiales predictivos, estratégicos y adaptables es la razón por la que esta tecnología tiene tanto potencial en la construcción y la arquitectura, dice la revista Design Exchange. Este sitio señala que la impresión 4D es potencialmente muy útil para la construcción en áreas con climas extremos. También podría resultar útil para proyectos de infraestructura a gran escala que involucren una gran fuerza laboral y el uso de maquinaria y vehículos de construcción. Se cree que el uso de la impresión 4D en estas situaciones mejoraría potencialmente la eficiencia de la construcción. La empresa de ingeniería GEOSyntec está desarrollando actualmente tuberías que se construyen con materiales programables. Están diseñados para crear su propia presión de agua. Esto aportaría una funcionalidad receptiva al proceso de construcción. Design Exchange Magazine también habla sobre las posibles aplicaciones futuras de la impresión 4D en la construcción. Algunas de estas ideas incluyen paredes que se expanden para volverse más gruesas en las épocas más frías del año y techos que cambian para incluir drenaje según los niveles de precipitación. Aunque estas tecnologías aún no se han creado, no está más allá de las posibilidades de que suceda en el futuro. Otro aspecto de la construcción y el diseño arquitectónico que podría beneficiarse del uso de la impresión 4D es el consumo de energía. Si se usara la impresión 4D, la energía necesaria para la construcción disminuiría. De manera similar, las características de diseño de un edificio podrían ayudar a conservar energía al adaptarse para regular las temperaturas durante todo el año. Por supuesto, también existen algunos desafíos y problemas potenciales relacionados con el uso de la impresión 4D para arquitectura y construcción. Por ejemplo, una vez que se activa una transformación, existen posibles problemas antes, durante y después del proceso de transformación que no puede controlar. Otro problema es que un objeto puede debilitarse cuantas más veces se someta a una transformación y esto podría plantear riesgos para la salud y la seguridad en el futuro.

Impresión y arte 4D

La impresión 4D también tiene aplicaciones para el arte y los medios, dice This Is Colossal. Nicole Hone, diseñadora industrial, ha liderado el camino en el uso de esta tecnología para obras de arte. Usó software de modelado para imprimir en 4D una obra de arte de varios materiales. Este arte consistió en plantas acuáticas futuristas llamadas hidrófitas. También se creó una película que muestra cómo los hidrófitos se activan mediante el inflado neumático en el agua. Esto transforma las plantas en organismos dinámicos y da la impresión de que las plantas luchan entre sí. Esta pieza es una interesante combinación de naturaleza y tecnología. Hone creó esta pieza cuando se le pidió que rediseñara el Acuario Nacional de Nueva Zelanda. Como parte del rediseño, quería crear una instalación interactiva y enfocada en el futuro que incluyera modelos en movimiento.

Impresión 4D y la industria alimentaria

Una industria que quizás le sorprenda saber que utiliza la impresión 4D es la industria alimentaria. Sin embargo, Agristats dice que esto es algo que ya está sucediendo. Durante las últimas dos décadas, la impresión 3D ha jugado un papel integral en la producción de alimentos. Ahora, la tecnología se ha llevado más allá y los alimentos se están creando utilizando tecnología de impresión 4D. Esta es la innovación de los científicos que trabajan en el MIT Media Lab, que han utilizado alimentos 2D para crear alimentos 3D y luego han avanzado más en la tecnología para hacer alimentos 4D. El proceso de 4 D implica el uso de tiras de alimentos en 2D que se pliegan en diferentes formas cuando se activan por la absorción de agua para crear formas en 3D. Como hay un proceso de movimiento involucrado, estas formas 3D también se consideran 4D. El principal beneficio de utilizar este proceso en la producción de alimentos es que los fabricantes pueden envasar los alimentos en forma plana, reduciendo así el volumen de envasado necesario. A su vez, esto reducirá los costos del proceso de empaque.

Impresión 4D: el veredicto final

La impresión 4D es un avance de la tecnología de impresión 3D que crea formas 3D que pueden cambiar de forma cuando se desencadenan por estímulos ambientales …

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