Las posibilidades de diseño de los productos fabricados con tecnología 4D y las funcionalidades adicionales que se pueden llegar a explorar a través de ellos resultan asombrosas. Sus posibles usos son muchos y existen en la actualidad varios proyectos de investigación específicos en marcha que prevén realizar avances significativos en ámbitos como la salud, electrónica, automotriz, aeroespacial y militar, textil y construcción. Estos son algunos ejemplos concretos del progreso 4D:
En construcción e interiorismo
Se están desarrollando ya materiales para fabricar fachadas que puedan adaptarse de forma autónoma a las condiciones climáticas, respondiendo a cualquier estímulo meteorológico. También se estudia la construcción de puentes, refugios y otros tipos de instalaciones capaces de autoensamblarse o de autorrepararse. Es el caso de un grupo de ingenieros de la School of Materials Science & Engineering de la Georgia Tech, en Atlanta (EE.UU.), que trabajan en un nuevo modelo para comprender el comportamiento de un tipo de material inteligente como son las aleaciones con memoria de forma para poder utilizarlo en el futuro en la construcción de estructuras como puentes, columnas y vigas a prueba de terremotos.
Otro uso potencial de las estructuras 4D se orienta a los muebles capaces de montarse automáticamente a partir de una lámina de compuestos de madera programable que, aplicándole luz, calor o agua, se transformaría en una silla o una mesa. O lámparas que se imprimen en 3D en caucho de látex y que adoptan formas diferentes a medida que se inflan.
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“En algunos casos soy algo escéptico —reconoce Carlos Sánchez Somolinos, investigador del CSIC en el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA) —, pero voy a caer en el error de decir que es imposible porque de hecho hay gente haciendo cosas en esa dirección. Sin embargo, sigo pensando que fabricar muebles con materiales inteligentes, cuyo coste es muy elevado, es un lujo innecesario y nada práctico”. “Otra cosa —añade— es su aplicación en edificios. Ahí sí lo veo factible porque supondría texturizar una superficie muy delgada, lo cual implica utilizar una menor cantidad de material. De hecho, ya existe un material a base de pequeñas rendijas que se transforman en rombos, se agrandan, según la cantidad de luz o aire que queremos que pase”.
En automoción
Es otro de los grandes campos de aplicación para el diseño 4D. El Laboratorio de Autoensamblaje del MIT, liderado por Skylar Tibbits, el científico que impulsó esta tecnología, trabaja con BMW en materiales inflables controlables que cambian de forma y tamaño bajo el efecto de pulsos de aire, y que resultan muy interesantes para el diseño futuro de neumáticos, para ajustar el interior de los vehículos al conductor y pasajeros o para crear guardabarros adaptables que mantengan las ruedas siempre protegidas.
En aeronáutica y en el espacio
Sin duda, otro sector siempre a la vanguardia de la innovación. Airbus, el gigante de la aviación, está probando ya materiales que reaccionan al calor para enfriar los motores de sus aviones. Además, un equipo de científicos de Hong Kong también ha desarrollado la primera impresión 4D que usa cerámica con una tinta especial que se puede estirar tres veces su longitud si se aplica calor y que podría ser muy útil en redes 5G y propulsión aeroespacial. En este campo destaca también el bautizado como “3D Knit BioSuit”, un claro ejemplo de trabajo multidisciplinar y de colaboración entre ciencia (en este caso, el MIT) e industria. Este traje espacial lleva sensores inteligentes integrados para controlar las presiones aplicadas y el movimiento del cuerpo, utilizando fibras activas estiradas térmicamente y algoritmos de aprendizaje automático para proporcionar información en tiempo real.
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En defensa
Se contemplan diversas aplicaciones. El ejército estadounidense financia un proyecto para conseguir un uniforme que, además de facilitar el camuflaje con el cambio de color en función del entorno, pueda endurecerse ante el impacto de una bala o de metralla. Otro uso podría ser el de drones fabricados con materiales inteligentes que se convierten en vehículos de exploración al aterrizar.
En medicina
Sin embargo, uno de los sectores más interesados en la impresión 4D, y donde más ha progresado y potencial presenta, es, sin duda, la medicina. Como ya hemos visto, se está trabajando en investigaciones muy prometedoras como la robótica blanda o los test rápidos, pero también hay proyectos para desarrollar y fabricar tejidos implantados con capacidad para autocurarse, medicamentos que se liberarían solo en caso de haber fiebre, stents programados para abrirse en el lugar correcto, prótesis que podrían reaccionar al calor corporal, expandiéndose para adaptarse al paciente para el que se imprimen, y, claro, órganos artificiales:
En moda
También hay potenciales usos en este campo que están en fase de experimentación. Además de intentar fabricar calzado capaz de cambiar de forma al empezar a correr para ser más cómodo y tener mayor amortiguación, otras investigaciones se centran en crear ropa que puede cambiar de color, tamaño o función dependiendo del clima o de la actividad a realizar, o tejidos transpirables que se cierran en sí mismos cuando detectan lluvia o se abren para ventilarse.
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Tras echar un vistazo a todos estos ejemplos, comprobamos que el diseño de estructuras impresas con materiales inteligentes todavía está dando sus primeros pasos, pero, sin duda, está abriendo el camino a un universo de infinitas posibilidades de diseño y estructuras. ¿Quién sabe si el próximo mueble que compremos en Ikea se ensamblará solo, sin tener que usar la famosa llave Allen? El futuro es cada vez más 4D.
