La impresión 3D “crea” una vida mejor

Los beneficios de una tecnología que ha alcanzado un rápido desarrollo en China

Por DANG XIAOFEII

En medio de la pandemia de COVID-19 y ante la escasez de suministros médicos, muchas empresas chinas han empleado la tecnología de impresión 3D para producir mascarillas protectoras, clips para los oídos, gafas protectoras y componentes clave en los respiradores, los cuales han desempeñado un papel fundamental en la prevención y el control del virus. La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, es una tecnología emergente de fabricación, basada en modelos digitales, que deposita el material capa por capa para crear objetos físicos. Desde la producción de juguetes y artesanías hasta la elaboración de piezas y componentes altamente complejos para aviones y cohetes, dicha tecnología ha tenido un rápido desarrollo en China, lo cual ha contribuido significativamente a elevar el nivel de vida en diversos sentidos.

Construcción de edificios

Bajo un sol abrasador, un grupo de obreros laboran en un sitio de construcción y se apresuran a cumplir con el cronograma estipulado. Además del intenso esfuerzo físico que les demanda el trabajo, corren también el riesgo de sufrir accidentes, pero con la tecnología de impresión 3D sus labores pueden ser mucho más seguras y sencillas. El principio básico de la impresión 3D en arquitectura es igual al de las impresoras generales y requiere cuatro elementos: una impresora, un cabezal, tinta y papel. El marco de metal construido alrededor del edificio puede considerarse como la “impresora”, y la boquilla que rocía hormigón es equivalente a su “cabezal”. La “tinta” es un material de hormigón especialmente formulado, cuya resistencia y vida útil son ostensiblemente superiores en comparación con el hormigón tradicional, mientras que el “papel” está conformado por las barras de acero que son puestas bajo el suelo antes de la construcción. La impresión 3D en arquitectura se efectúa a través de computadoras, todas las operaciones son automáticas y la impresora puede mantenerse funcionado las 24 horas del día. Este conjunto de factores reduce el trabajo intensivo en gran medida, además de volver todo el proceso más seguro, ahorrar materiales y reducir el costo de construcción.

Al mismo tiempo, la impresión 3D ofrece más posibilidades para la libre creación de los arquitectos. En el proceso de construcción tradicional, el vertido de hormigón requiere encofrado, pero la impresión 3D se basa en un control inteligente por computadoras para crear componentes de construcción y edificios sin encofrado. Se trata de una obvia ventaja en la construcción de edificios curvos y de aquellos con cúpulas, y el margen de error es de apenas un centímetro. De esta forma, arquitectos y diseñadores tienen mayor libertad para dar vida a sus ideas. Además, los edificios pueden ser personalizados según las necesidades de cada cliente.

En los últimos años, los edificios impresos en 3D han aparecido con gran frecuencia en China. En enero de 2014, en el Parque Industrial de Suzhou se dieron a conocer varios edificios construidos con tecnología de impresión 3D. En agosto del mismo año fueron entregados para su uso 10 edificios impresos en 3D en el Parque Qingpu de Alta Tecnología de Zhangjiang, en Shanghai. En 2015, una villa hecha de un nuevo material e impresa en 3D apareció en la ciudad de Xi’an, la cual se construyó en apenas tres horas. Asimismo, en 2019 se completó en Guangdong la estructura principal del considerado “primer edificio demostrativo de dos pisos impreso in situ en 3D del mundo”.

Una bendición para los pacientes

Hace cinco años, un paciente chino con un tumor maligno en la columna vertebral pudo erguirse después de que le fueran implantadas vértebras impresas en 3D, gracias a lo cual también ha podido trabajar y vivir como una persona sana.

El tumor del paciente había erosionado cinco de sus vértebras. Desde el punto de vista médico, no había más remedio que extirpar el tumor mediante una cirugía, lo cual también significaba quitarle parte de la columna vertebral. Sin embargo, con la implantación de varias vértebras dorsales y lumbares impresas en 3D, se pudo crear un soporte de 19 centímetros de largo en la columna vertebral y reemplazar aquellas vértebras extraídas. Liu Zhongjun, cirujano ortopédico del Tercer Hospital de la Universidad de Beijing y quien estuvo a cargo de la cirugía, señala que las vértebras artificiales tienen ventajas obvias. Pueden ser diseñadas “a medida” de cada individuo y fabricadas en menos de 20 horas. Además, están diseñadas con un dispositivo especial conectado al sistema de fijación interno que se instala en la parte posterior de la columna vertebral, lo cual permite mejorar las capacidades de soporte y fijación de las vértebras artificiales en gran medida y garantizar así que el paciente pueda moverse sin problemas después de la operación.

Además, las vértebras artificiales se pueden acoplar muy bien a los huesos circundantes. Su estructura es microporosa, lo cual permite que los huesos se desarrollen entre las aleaciones. En otras palabras, las vértebras impresas en 3D pueden crecer junto al resto de la columna vertebral, lo que también evita el aflojamiento a futuro.

Muchos pacientes en China han recobrado su vida gracias a la impresión 3D de vértebras, las cuales están hechas de metal y han sido aprobadas por la Administración Estatal de Alimentos y Medicamentos.

De hecho, muchas partes del cráneo, del corazón, células madres embrionarias y otros materiales biológicos pueden ser impresas en 3D. En 2015, el proyecto de vasos sanguíneos impresos en 3D del Programa 863 de China logró un gran avance con la fabricación de la primera bioimpresora de vasos sanguíneos en 3D del mundo. Esta impresora tiene un alto rendimiento al poder imprimir vasos sanguíneos de 10 centímetros de largo en solo dos minutos. A diferencia de las bioimpresoras 3D existentes en el mercado, aquella puede imprimir la única estructura hueca y las múltiples capas de diferentes tipos de células en los vasos sanguíneos, lo cual la ha convertido en la primera de su tipo en el mundo.

Impulso a la industria manufacturera

Junto con el creciente desarrollo económico, los consumidores chinos buscan cada vez servicios más personalizados. La impresión 3D, junto con la robótica, la inteligencia artificial y otras tecnologías, ha mejorado la flexibilidad de los procesos de producción, reducido el costo de productos personalizados y promovido la transformación de la producción a gran escala hacia la producción personalizada.

“La industria manufacturera tradicional se basa en economías de escala. La producción a gran escala tiene la ventaja de ser altamente eficiente, lo cual puede aumentar las ganancias del productor y reducir los precios para el consumidor. A través de la impresión 3D se puede realizar de forma rápida y rentable la fabricación de una sola pieza, lo que hace que el costo al detalle se acerque al de la fabricación por lotes”, explica Li Xiaohua, investigador del Instituto de Economía Industrial de la Academia China de Ciencias Sociales.

“La impresión 3D puede fabricar estructuras que no se pueden lograr con la tecnología tradicional, lo que proporciona un gran espacio para la innovación en el diseño. Puede integrar decenas, cientos o incluso más piezas en un producto a la vez, lo que simplifica enormemente la fabricación y genera un ahorro en costos de producción y montaje”, dice Lu Bingheng, miembro de la Academia China de Ingeniería.