¿Ha llegado finalmente la revolución de la impresión 3D?

Los ladrillos de nori, que se cocieron por primera vez en la ciudad de Accrington, en Lancashire, en 1887, rápidamente se convirtieron en legendarios como los ladrillos más duros jamás producidos. Su fuerza, derivada de las propiedades químicas de la arcilla local, permitió que se levantaran megaestructuras en todo el mundo, incluida la Torre de Blackpool en 1894 y el Empire State Building en Nueva York en 1930. Se dice que su nombre es una broma de cuando pretendían escribir "hierro" en la chimenea de la obra.

Este año, un material de construcción diferente, aunque igualmente pionero, llamará la atención sobre la ciudad, que se encuentra a 20 millas al norte de Manchester y cuyo reclamo más reciente a la fama es un anuncio de 1989 sobre leche. En Charter Street, en un terreno en desuso propiedad del consejo, hay planes para construir 46 viviendas con cero emisiones netas de carbono, que van desde apartamentos de una habitación hasta casas de cuatro habitaciones, todas ocupadas por familias de bajos ingresos o veteranos militares. . Las casas no se construirán con ladrillos Nori, sino con hormigón extruido en 3D. Cuando se complete el desarrollo, posiblemente a fines de 2023, será el complejo de edificios impresos más grande de Europa.

"De hecho, mi abuelo solía trabajar en la fábrica de ladrillos", dice Scott Moon, nacido y criado en Accrington, cuya empresa, Building for Humanity, está detrás del proyecto Charter Street. "Cuando era joven, solía llevarme allí por la noche y yo solía montar en la parte trasera de la carretilla elevadora. Entonces, bendito sea, si pudiera vernos ahora, a punto de comenzar imprentas de concreto en Accrington..."

¿Recuerda la impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, verdad? Probablemente leyó un artículo alrededor de 2012 que predijo que pronto todos los hogares tendrían una impresora 3D que usaríamos para todo tipo de tareas ingeniosas. Está bien, bueno, eso no sucedió. “Nadie va a fabricar pedazos para su lavadora cuando se estropee”, dice Richard Hague, profesor de fabricación aditiva en la Universidad de Nottingham. "¿La gente hace manijas para sus cacerolas cuando las dejan? Nadie va a hacer eso y te enfadarías si lo hicieras. Puedes pedir cosas de Amazon más rápido y recibirlas al día siguiente".

Pero si bien el uso doméstico de las impresoras 3D no ha despegado, la tecnología se ha abierto camino sigilosamente en nuestras vidas de otras maneras. Casi todos los audífonos personalizados, más del 99 %, ahora están impresos en 3D en resina acrílica, y así ha sido durante años. La fabricación aditiva se usa ampliamente en odontología: los alineadores de dientes, que están reemplazando cada vez más a los aparatos ortopédicos de alambre tradicionales, serían casi imposibles sin la impresión 3D. Adidas y Nike usan la tecnología en sus zapatos. Hay piezas impresas en 3D en todos los aviones nuevos y en un número creciente de automóviles.

"Lo que sucedió hace 10 años, cuando hubo esta exageración masiva, fue que se escribieron tantas tonterías: '¡Imprimirás cualquier cosa con estas máquinas! ¡Se apoderará del mundo!'", dice Hague. “Pero ahora se está convirtiendo en una tecnología realmente madura, ya no es una tecnología emergente. Está ampliamente implementada por empresas como Rolls-Royce y General Electric, y trabajamos con AstraZeneca, GSK, un montón de gente diferente. Impresión las cosas en casa nunca iban a suceder, pero se ha convertido en una industria multimillonaria".

No es una exageración: Hubs, un mercado de servicios de fabricación, pronostica que el mercado de impresión 3D casi triplicará su tamaño para 2026, con un valor de 44.500 millones de dólares. La construcción es una de las áreas de crecimiento. En 2018, una familia francesa y sus tres hijos se convirtieron en la primera familia en vivir en una casa impresa en 3D. El bungalow de cuatro dormitorios en Nantes tardó 54 horas en imprimirse y costó 176.000 libras esterlinas. Le siguieron estructuras más ambiciosas en los Países Bajos, EE. UU. y Dubái. El proyecto de Accrington ha sido posible gracias a los desarrollos recientes en concreto imprimible de carga que funciona bien, pero también es rentable.

"En términos muy, muy básicos, tienes una plataforma que se encuentra en el sitio, sobre donde estará la casa", explica el Dr. Marchant van den Heever, un ingeniero estructural que trabaja para Harcourt Technologies (HTL), con sede en Dublín, la construcción socio de Building for Humanity en el proyecto Charter Street. "Y tiene un sistema de entrega de material. Así que mezcla concreto, que alimenta al cabezal de impresión. Y esencialmente, este cabezal de impresión es como una gigantesca máquina para hacer glaseado de pasteles que extruye concreto, uno de los materiales más resistentes del mundo.

Si imaginas un libro, cada página del libro es una capa de hormigón", agrega van den Heever, "y estas capas consecutivas se apilan una encima de la otra y forman tu superestructura".

La analogía del pastel es útil. Los primeros proyectos de construcción en 3D suelen tener un exterior acanalado de Michelin-Man, como el acabado entubado de un desafío sensacional apresurado en Bake Off. Pero la sofisticación del acabado está mejorando rápidamente y los edificios impresos en 3D a menudo aparecen ahora en historias para sitios web de diseño como Dezeen y Architectural Digest. Pero lo que realmente emociona a empresas como Building for Humanity y HTL son los ahorros potenciales y las eficiencias que ofrece la nueva tecnología. Charter Street tiene un presupuesto proyectado de 6 millones de libras esterlinas, una reducción de costos estimada del 25% frente a una construcción comparable. Se fabricará con materiales sostenibles, a menudo reciclados, en lo que esperan sea la mitad del tiempo del sitio: 101 días hábiles, en lugar de más de 12 meses.

"Ser competitivo en costos desde el principio es algo inaudito para una tecnología emergente", dice Justin Kinsella, un arquitecto que fundó Harcourt Architects hace 20 años y que está haciendo su primera incursión en los edificios impresos en 3D. "Estamos emocionados de que la gente venga al sitio, azote la puerta, la pared no se tambalea. Patea la pared, eso no se mueve. El techo está ahí. Enciende las luces, eso es una prueba y la gente lo hará". entonces, creo, quedarás asombrado por eso".

Descrito por primera vez en escritura de ciencia ficción en la década de 1950, la impresión 3D se convirtió en una realidad muy básica en la década de 1980. Los principios básicos siguen siendo los mismos hoy: un objeto se crea capa por capa, por lo tanto, aditivo, desde cero. (Imagínese la formación de rocas sedimentarias, muy, muy rápido.) Esto podría hacerse mediante la extrusión física de un material, como en el proyecto de construcción en Accrington, o podrían ser rayos láser guiados por computadora que crean capas, que pueden ser tan delgadas como un cabello humano, fundiendo polvos de metal, plástico u otros materiales. Una de las grandes ventajas inmediatas de la fabricación aditiva es que solo imprime lo que necesita. Esto contrasta con el mecanizado de un trozo de metal, por ejemplo, donde se puede tallar la mayor parte, que luego se desperdicia o debe reciclarse.

Sin embargo, en los primeros años, la impresión 3D era costosa, lenta y propensa a fallas. Solo recientemente se ha desarrollado la tecnología para superar algunos de estos defectos. Además, ha habido una clara comprensión de que la impresión 3D no va a ser una bala mágica. "Podría dar la impresión de ser un niño entusiasta y estoy realmente entusiasmado", dice Hague. "Pero soy súper realista sobre lo que se puede y no se puede hacer. Por lo tanto, no vas a hacer todo con aditivos".

Una de las áreas de entusiasmo hace una década fue la idea de imprimir alimentos en 3D. En esta visión del futuro, bajaríamos a desayunar a un croissant recién impreso o meteríamos un poco de masa en la máquina, tocaríamos algunos botones y volveríamos a los ravioles "caseros". Los nuevos productos también abordarían uno de los grandes desafíos de nuestra era: que un tercio de los alimentos producidos en el mundo, alrededor de 1300 millones de toneladas, se desperdicia.

Fue esta estadística la que trajo al campo a Elzelinde van Doleweerd, de 26 años, graduada en diseño industrial de la Universidad Tecnológica de Eindhoven en los Países Bajos. Comenzó a experimentar con pan, frutas y verduras, los alimentos más comúnmente echados a perder en el norte de Europa, para ver si deshidratarlos y transformarlos en hermosas formas podría darles una segunda vida. Esto llevó a una colocación de seis meses en 2021 en la cocina de prueba en el restaurante Alchemist de Copenhague, que actualmente ocupa el puesto 18 en la lista de los 50 mejores del mundo.

Al final de su paso por Alchemist, van Doleweerd había refinado una "tartaleta" de remolacha y zanahoria que se servía en pétalos impresos en 3D hechos de quitosano, un azúcar derivado de la piel exterior de los mariscos, y adornados con flores comestibles. Se ve impresionante: "¡Es una buena vibra!" confirma van Doleweerd, pero aún no ha llegado al menú de Alchemist debido a las dificultades de producirlo bajo presión en cada servicio.

Para van Doleweerd, que ahora trabaja en el laboratorio de alimentos del restaurante De Nieuwe Winkel en los Países Bajos, que ha sido calificado como el mejor restaurante a base de plantas del mundo, es difícil imaginar que los alimentos impresos en 3D entren pronto en la corriente principal. "Creo que es bastante especializado", admite. "El último desarrollo que vemos en la comida y la cocina casera es que no debería tomar tanto tiempo y no queremos esforzarnos tanto. Tal vez si tenemos un gran desarrollo en el que puede comenzar a hablar con su impresora, como cuando te levantas de la cama, '¡Por favor, prepárame el desayuno!' Ya veremos, pero realmente no creo en eso todavía".

Donde la impresión 3D parece prosperar, señala Hague, es en la personalización y el diseño liviano. "Puedes hacer geometrías súper complejas que no puedes hacer de otra manera", dice. Una empresa que aprovecha la libertad geométrica de la tecnología es Czinger, el fabricante de automóviles con sede en Los Ángeles. En este momento, Czinger solo ofrece un modelo, el 21C, pero llama la atención: un hipercoche con una velocidad máxima de 253 mph, un tiempo de 0 a 60 en menos de 2 segundos y un precio de 2 millones de dólares. Las piezas de los automóviles, especialmente las piezas prototipo, se han impreso en 3D durante un tiempo, pero el 21C va mucho más allá. "No es realmente un automóvil en absoluto", escribió Jack Rix, editor de la revista Top Gear de la BBC en su reseña del 21C, "es un demostrador de lo que es posible con el diseño digital y la impresión 3D".

Czinger es el nombre y la visión de sus fundadores, el padre Kevin Czinger y su hijo Lukas, de 28 años. Su empresa cuenta con más de 150 empleados y han sido reclutados de equipos Ferrari y F1, pero también de Apple y SpaceX.

"A ambos nos encanta conducir, ambos queríamos hacer un automóvil que nos dejara sin aliento", explica Lukas Czinger en una videollamada a las 7 am (para él). "Y ciertamente tener ese auto en la pista, se siente como nada que haya conducido, nada que haya conducido mi padre, la carga aerodinámica, la posición del asiento, la potencia pura. Es todo lo que soñamos. Es salvaje en el mejor de los sentidos. Es como estar en la cabina de un avión de combate, pero en lugar de estar en el aire, de alguna manera todavía estás plantado en el suelo. Ya no entiendes completamente la física".

Podría preguntarse legítimamente cuánta relevancia tiene un hipercoche de $ 2 millones para cualquier cosa en el mundo real. Pero Czinger fabrica piezas para al menos ocho marcas automotrices principales más; la única que pueden nombrar en este momento es Aston Martin. Las piezas impresas en 3D pueden ser más livianas, más aerodinámicas y potencialmente más fuertes, argumenta Lukas Czinger, y todos estos desarrollos tienen un beneficio ambiental potencial, ya que los automóviles se vuelven más eficientes en combustible. "En los próximos cinco años, comenzarás a verlo en los autos de todos los días", predice. "Y en los próximos 10 años, básicamente lo habrás visto reemplazar la mayor parte de la fundición, la extrusión y el estampado. Entonces, sí, creo firmemente que es el futuro".

Le pregunto a Rix de Top Gear si acepta la afirmación de Czinger de que el 21C es un "vehículo de importancia histórica" ​​que cambiará fundamentalmente la industria automotriz. "Todos los fabricantes de automóviles buscan continuamente mejorar el empaque, reducir el peso, aumentar la eficiencia del combustible, pero también encontrar formas de construir sus automóviles con una mayor calidad y por menos dinero", responde Rix. "Czinger afirma haber resuelto todos estos problemas de una sola vez". En cuanto a cuán influyente será esta tecnología: "Es solo cuestión de tiempo antes de que todos los automóviles nuevos tengan algunas piezas impresas en 3D".

Ya hemos estado aquí antes, por supuesto: ¡la impresión 3D salvará al mundo! Entonces, ¿por qué creerlo ahora?hay un crecimiento evidencia de que la exageración, esta vez, podría no ser exagerada. No todos estos desarrollos afectarán nuestras vidas de inmediato. La NASA y todas las empresas de exploración espacial ya utilizan procesos aditivos para fabricar piezas para sus cohetes. Pero también están investigando los desafíos que surgirán una vez que aterricen en la Luna o Marte. No podrán llevar consigo todos los recursos, por lo que tendrán que encontrar métodos de construcción y suministro de alimentos: tal vez utilizando la energía dirigida del sol y los materiales que encontrarán en el suelo. La NASA financia un proyecto que busca reciclar la orina, las heces y el aliento de los astronautas en viajes largos para fabricar alimentos y plásticos para la impresión en 3D.

Pero, si aún no lo ha hecho, la fabricación aditiva pronto afectará, e incluso, tal vez, extenderá todas nuestras vidas. La empresa estadounidense Stryker utiliza la impresión 3D para producir implantes ortopédicos complejos que de otro modo no serían posibles. El año pasado, en los EE. UU., se reconstruyó la oreja de una mujer con un implante de tejido vivo impreso en 3D. Un andamio de pulmón humano se presentó en una conferencia en San Diego el verano pasado, posiblemente el objeto más complicado jamás creado utilizando la fabricación aditiva.

Richard Hague, de la Universidad de Nottingham, está trabajando actualmente con GSK y AstraZeneca en la impresión 3D de "biopíldoras": múltiples medicamentos en una sola píldora que se adaptan a cada paciente, lo que simplificará drásticamente lo que debe tomar y cuándo, especialmente para los ancianos. gente. "El cumplimiento es un problema enorme: tienes todos estos medicamentos, la gente simplemente no los toma", dice Hague. "Estos son enormes beneficios potenciales que la gente puede entender".

Aquí es donde la promesa de la impresión 3D se vuelve irresistible, donde la tecnología claramente simplifica o mejora la vida, sin gastos adicionales para el consumidor. En Accrington, Building for Humanity quiere poner personas en la escalera de la vivienda que de otro modo nunca podrían pagarla. Una de las casas ha sido reservada para Mark Harrison, de 44 años, un veterano de la ciudad que recibió el alta médica del ejército en 2001 después de dos giras en Bosnia, y luego fue diagnosticado con PTSD.

Harrison estima que ha vivido en 20 casas en los últimos 20 años, pero espera que Charter Street le brinde estabilidad a él y a sus tres hijos. HTL también lo está capacitando para usar la maquinaria de impresión: podría tener un nuevo trabajo además de participar en la construcción de su nuevo hogar.

"Todos estos años he estado yendo a terapia y estoy haciendo todo lo posible para seguir adelante y mejorar", dice Harrison. "La casa sería la guinda del pastel. Me dará un lugar donde echar raíces: algo para el futuro de mis hijos y para quedarme en el mismo lugar por más de dos minutos. Ha sido difícil, pero sí". , es una oportunidad increíble. Parece que todo finalmente ha encajado".

El título de la imagen final se corrigió el 13 de marzo de 2023.