El sistema novedoso optimiza el comportamiento eléctrico, térmico y mecánico de los materiales impresos en 3D

Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), en colaboración con la Universidad de Oxford, Imperial College London y el Centro de Investigación de Materiales de BC en el país vasco, ha desarrollado un modelo computacional innovador que hace posible predecir y mejorar el comportamiento de las estructuras multifuncionales fabricadas con printas 3D. Este avance, recientemente publicado en el diario Comunicaciones de la naturalezaAbre la puerta a nuevas aplicaciones en sectores como biomedicina, robótica blanda y otras ramas de la ingeniería.

“Actualmente, los termoplásticos conductores son muy prometedores debido a su capacidad para transmitir señales eléctricas Mientras proporciona apoyo estructural “, explica uno de los autores del estudio, Daniel García-González, del Departamento de Mecánica de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras de UC3M.

Hasta ahora, estos factores se consideraban deficiencias inevitables del proceso de impresión 3D. Sin embargo, los investigadores han logrado controlar estas características integrando herramientas computacionales avanzadas y ensayos experimentales, lo que les ha permitido fabricar estructuras sensibles y capaces de transformar señales mecánicas en señales eléctricas.

“Un punto clave sobre este descubrimiento es que se puede extrapolarse a otros tipos de 3D tecnología de impresión en el que se podrían usar materiales más suaves, “agrega Javier Crespo, también del Departamento de Mecánica de Medios Continuos de UC3M de Medios Continuos y Teoría de Estructuras. El investigador es optimista de que será posible diseñar materiales que sientan los cimientos para futuros avances en la fabricación aditiva, gracias a la combinación de estas nuevas herramientas computacionales.

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Esta nueva investigación, respaldada por una amplia validación experimental, proporciona un enfoque confiable para minimizar las diferencias entre los diferentes comportamientos de los componentes conductores y representa un importante paso adelante en el diseño de materiales multifuncionales, según sus autores.

“Por ejemplo, en el campo de la ingeniería, estas estructuras podrían usarse tanto para la fabricación de robots blandos como para obtener datos virtuales que pueden servir a las tecnologías de aprendizaje automático”, señala Javier Crespo.

Emilio Martínez-Pañeda, profesor de la Universidad de Oxford y coautor del estudio, señaló que “la investigación abre oportunidades interminables, lo que permite el desarrollo de materiales y sensores inteligentes que podrían ser de gran utilidad en la industria aeroespacial o en el monitoreo de infraestructura”.

“Y no solo eso”, agrega Daniel García-González, “con estos nuevos materiales, también podríamos crear parches o aderezos que nos adviertan cuántas veces estamos flexionando nuestras rodillas, de modo que en caso de que tengamos una lesión, estamos alertados si estamos pasando ciertos puntos críticos donde vamos a causar daños a nuestros músculos”.