Investigadores de Tokio demuestran su autonomía sin ayuda

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Un grupo del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Sistemas de Información de la Universidad de Tokio publicó recientemente un artículo sobre su método para imprimir en 4D estructuras de origami autoplegables de alta resolución. Su método combina la impresión 4D, el origami y la química para crear objetos que tienen resoluciones 1200 veces superiores a las de las impresiones 4D del modelado por deposición fundida (FDM). Este proceso tiene el potencial de usarse en numerosas aplicaciones e incluso puede ser una forma de enviar tu camiseta de Zara en el futuro.

La impresión 4D existe desde hace 10 años y es el proceso de impresión 3D de un material que puede moverse cuando se aplica un estímulo como calor, luz o electricidad después de la impresión. La tecnología se está explorando activamente para su uso en la construcción, el ejército y la exploración espacial, y podría cambiar las reglas del juego para la impresión 3D. Sin embargo, como todas las tecnologías, la impresión 4D también tiene sus limitaciones, una de las cuales es el plegado automático sin ayuda.

El grupo de la Universidad de Tokio, dirigido por el profesor asistente Koya Narumi, intentó abordar este problema de frente y explorar formas de aprovechar las teselaciones para acelerar el proceso de autoplegamiento. La idea del grupo era imprimir patrones bidimensionales sobre una lámina termorretráctil utilizando impresoras y tintas de inyección UV disponibles comercialmente. Después de la impresión, la película termorretráctil se calentaba con agua y la hoja se transformaba espontáneamente en la forma deseada. Con base en los patrones de teselaciones, las tensiones y deformaciones podrían predecirse mediante simulaciones y diseñarse de manera que adquieran la forma deseada.

Imagen del proceso de autoplegado con el ramo impreso en 4D. (Imagen cortesía de ACM Transactions on Graphics)

El grupo dice que su mayor desafío fue encontrar el hardware y las tintas adecuados para este proceso. A través de prueba y error, finalmente eligieron la Mimaki UJF-6042 MKII como impresora UV, Mimaki LUS150 (CMYK+White), LH-100 (transparente) y PR-200 (imprimación) como tintas curables UV, y Hakko Shrink. Film 841-02 y Vilene Iron Shrink Sheet OR-30N como películas termorretráctiles. Con estas selecciones, el grupo mejoró la resolución 1200 veces la de una impresión 4D FDM estándar y realizó el proceso de cambio de forma más rápido y con menos participación humana de lo que habían demostrado investigaciones anteriores.

El equipo de Narumi también mostró las posibles aplicaciones de uso final de su tecnología con cinco demostraciones diferentes: un sombrero, una chaqueta, un ramo de flores, un barco en una botella y un sobre. En el futuro, dice el equipo, les encantaría explorar otros materiales funcionales como tintas conductoras o magnéticas, e intentar lograr superficies más suaves utilizando esta técnica.

En general, esta es una gran incorporación a la comunidad de impresión 4D. El equipo de Narumi pudo encontrar una solución a un problema que prevalece en el campo y que podría usarse en muchas industrias, como la moda, la exploración espacial y la medicina. Definitivamente puedo ver que esto se suma a otros esfuerzos en la impresión 4D, y con el gran interés que ha despertado la impresión 4D durante la última década, estamos seguros de que la investigación seguirá floreciendo en esta área.

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