3D, as¨ª se imprime el mundo

ESTA NO ES una historia de ciencia-ficci¨®n, aunque en alg¨²n momento pueda parecerlo. La uni¨®n de la tecnolog¨ªa y la ciencia ha hecho posible algo que hace unos pocos a?os era m¨¢s bien cosa de las pel¨ªculas futuristas: imprimir piel humana. ¡°Es una forma de fabricaci¨®n que replica la biolog¨ªa para crear tejidos vivos y que se apoya en una nueva t¨¦cnica que agiliza todo el proceso¡±, explica la ingeniera Nieves Cubo, experta en rob¨®tica. Esta nueva herramienta se llama bioimpresi¨®n y es una de las variantes m¨¢s prometedoras de una tecnolog¨ªa que est¨¢ cambiando la forma en la que fabricamos las cosas: la impresi¨®n en tres dimensiones (3D).

?Piel real? ?Qu¨¦ se pone en el cartucho de una impresora para obtenerla? ¡°Cogemos plasma del paciente y a?adimos c¨¦lulas de su piel y, en el laboratorio, lo cultivamos para que ese material se reproduzca¡±, explica la investigadora. Esa sustancia se introduce despu¨¦s en un cabezal especial que se acopla a una impresora 3D. La m¨¢quina inyecta la sustancia y la distribuye en unos recipientes. Lista para ser utilizada en pacientes, para investigar o probar cosm¨¦ticos sin recurrir a animales. En realidad hace a?os que se puede producir piel viva. Pero normalmente se hace de forma manual, con lo que el proceso suele ser muy lento. ¡°Con la impresora creamos mayores cantidades y capas m¨¢s homog¨¦neas de tejido¡±, explica Nieves Cubo, que ha formado parte del grupo de investigaci¨®n de la Universidad Carlos III y el Centro de Investigaciones Energ¨¦ticas, Medioambientales y Tecnol¨®gicas (CIEMAT) que, en colaboraci¨®n con el hospital Gregorio Mara?¨®n de Madrid, consigui¨® hace poco m¨¢s de un a?o producir piel humana con una impresora 3D. Esta t¨¦cnica, hasta ahora confinada al laboratorio, est¨¢ pendiente del visto bueno de la Agencia Espa?ola de Medicamentos y Productos Sanitarios, que permitir¨¢ instalar bioimpresoras en los centros hospitalarios para utilizarlas en pacientes.

Imprimir piel humana es solo el principio. Lo siguiente pueden ser huesos y cart¨ªlagos reales, lo que supondr¨ªa un gran avance para la medicina. ¡°Podr¨ªamos regenerar los huesos de pacientes con c¨¢ncer en lugar de poner placas met¨¢licas, y los cart¨ªlagos, que se van perdiendo con la edad y es algo que empeora mucho la calidad de vida¡±, asegura la experta, que trabaja ahora en este proyecto con un equipo del Centro Superior de Investigaciones Cient¨ªficas (CSIC). La principal ventaja es que, al tratarse de tejidos vivos creados a partir de los propios, se reduce el riesgo de rechazo. Un avance significativo fue el logrado por cient¨ªficos del Wake Forest Baptist Medical Center, en Carolina del Norte (EE UU), que en 2016 implantaron en animales estructuras de tejido vivo fabricadas en una impresora 3D. Tambi¨¦n lograron desarrollar un sistema de vasos sangu¨ªneos.

¡°Otros investigadores buscan la forma de imprimir ¨®rganos, pero creo que queda mucho para eso, porque no sabemos c¨®mo funcionan realmente¡±, puntualiza Nieves Cubo. Imprimir un coraz¨®n o un ri?¨®n s¨ª parece, al menos de momento, materia reservada a la ciencia-ficci¨®n.

Esta tecnolog¨ªa mueve 7.000 millones al a?o y se prev¨¦ que alcance los 17.200 en 2020

La medicina es una de las disciplinas que m¨¢s est¨¢ recurriendo a la impresi¨®n 3D. Es muy ¨²til para planificar operaciones complicadas. A partir de una imagen (una resonancia, por ejemplo), esta t¨¦cnica permite reproducir en tres dimensiones un aneurisma, un tumor o la estructura ¨®sea de unos gemelos siameses que van a ser separados en el quir¨®fano. Pero hay muchas m¨¢s aplicaciones fuera del ¨¢mbito de la salud. Los dise?adores reconstruyen con estas m¨¢quinas obras del Renacimiento y levantan maquetas que imitan la realidad con una gran calidad. La industria recurre a esta t¨¦cnica de fabricaci¨®n para elaborar componentes a la carta, sin tener que hacerlos en serie, incluso piezas para los aviones. Gracias al 3D la artesan¨ªa resurge y los chefs utilizan estas impresoras para experimentar con sus platos. El cine emplea esta t¨¦cnica para imprimir robots (los humanoides de la pel¨ªcula Ex Machina) y armas (las utilizadas en Men in Black 3). De hecho, se podr¨ªa imprimir una pistola real: un caso pol¨¦mico es el de Cody R. Wilson, que vende en Internet desde Texas los archivos necesarios para fabricarlas en casa.

Ver en funcionamiento una impresora 3D es como estar delante de una peque?a f¨¢brica port¨¢til. El primer paso en cualquier impresi¨®n tridimensional es similar, sea cual sea la t¨¦cnica empleada: se elige entre dise?ar una figura con un programa inform¨¢tico, descargar en Internet una ya dibujada o escanear un objeto real. A la hora de imprimir hay diferentes tecnolog¨ªas. Estudios Durero (Bilbao), una empresa dedicada en sus or¨ªgenes a las artes gr¨¢ficas y convertida hoy en una industria creativa, tiene una m¨¢quina que funciona con una de las t¨¦cnicas m¨¢s avanzadas, llamada Polyjet. Es similar a una impresora de inyecci¨®n de tinta de toda la vida, pero, en lugar de tinta, va depositando material pl¨¢stico l¨ªquido que se solidifica mediante una luz ultravioleta. La persona que se encarga de esa parte del taller, situado en Zamudio (Bilbao), selecciona un archivo para imprimir una peque?a figura de una mujer vestida de rojo, de unos 12 cent¨ªmetros de alto. El objeto tardar¨¢ alrededor de cinco horas en fabricarse.

Mientras tanto, en su despacho de la primera planta, el director y fundador de Estudios Durero, Ander Soriano, explica las ventajas de la impresi¨®n en 3D. ¡°Nos permite hacer muchas cosas. Por lo general estos aparatos imprimen solo un color a la vez, pero ya podemos usar cientos de colores juntos, mezclarlos, hacer piezas transparentes, opacas, r¨ªgidas, flexibles¡­ y a una resoluci¨®n de 14 micras, que es muy elevada¡±. Esta misma impresora acaba de realizar la reproducci¨®n a escala de una obra de ingenier¨ªa de 7.000 piezas que ocupa casi un metro cuadrado. A un par de metros hay otro aparato m¨¢s peque?o que est¨¢ fabricando una carcasa verde para un videojuego. Funciona con la tecnolog¨ªa m¨¢s popular, el modelado por deposici¨®n fundida (FDM). Este sistema parte de una bobina de filamento de pl¨¢stico que se funde en el cabezal de la impresora y se va depositando sobre la bandeja, capa a capa, seg¨²n el patr¨®n del fichero 3D elegido en el ordenador. Existen otros dos procedimientos muy utilizados: la estereolitograf¨ªa (SLA), que utiliza como materiales resinas l¨ªquidas que se solidifican aplicando luz ultravioleta, y el sinterizado selectivo por l¨¢ser (SLS), que emplea materiales en polvo y los funde con un l¨¢ser.

La impresi¨®n en 3D es una tecnolog¨ªa tan reciente como puede parecer. Las principales t¨¦cnicas datan de los a?os ochenta. La primera m¨¢quina sali¨® del laboratorio del ingeniero estadounidense Chuck Hull, que dedic¨® su tiempo libre a desarrollar esta idea. Es el inventor de la estereolitograf¨ªa. Pero fue a partir de 2005, a?o en el que empezaron a caducar las patentes relacionadas con el 3D, cuando esta tecnolog¨ªa empez¨® a expandirse. Poco a poco, estas m¨¢quinas han pasado de ser algo casi exclusivo de grandes empresas e ingenier¨ªas que la utilizaban para desarrollar sus prototipos a extenderse a todos los sectores econ¨®micos, a los usuarios particulares y para producir piezas que se venden directamente al cliente, como dientes hechos a medida, joyas personalizadas y elementos del interior de un autom¨®vil. La consultora norteamericana A. T. Kearney calcula que el mercado de la impresi¨®n tridimensional movi¨® cerca de 7.000 millones de d¨®lares el a?o pasado y que crecer¨¢ hasta los 17.200 millones en 2020, sobre todo en el sector aeroespacial, de la construcci¨®n, la salud y la automoci¨®n.

General Motors se dispone a sacar al mercado motores turbopropulsores fabricados, en una gran proporci¨®n, por impresoras 3D. M¨¢s de un millar de piezas de un Airbus 350 se imprimen en uno de esos aparatos, como algunos elementos de las paredes interiores y componentes de pl¨¢stico de los asientos. Resulta m¨¢s barato y flexible hacerlo as¨ª. Permite hacer productos menos pesados y reponer piezas rotas con facilidad. ¡°Una de las grandes ventajas de estas impresoras es que puedes personalizar el producto para resolver un problema ¨²nico¡±, explica Daniel Pietrosemoli, coordinador del grupo de fabricaci¨®n digital del Medialab-Prado, un espacio cultural y tecnol¨®gico dependiente del Ayuntamiento de Madrid. ¡°Se puede producir una sola pieza, sin que te cueste un dineral y sin tener acceso a una cadena de producci¨®n¡±, a?ade. Esta sala es una mezcla de taller de carpinter¨ªa y lugar de experimentaci¨®n inform¨¢tica. Aqu¨ª se ense?a c¨®mo utilizar las impresoras 3D a personas que sienten inter¨¦s por aprender esta t¨¦cnica, bien sea para experimentar con objetos por una motivaci¨®n art¨ªstica, o para fabricarse un monopat¨ªn a medida. Desde este espacio tambi¨¦n se lanzan proyectos innovadores relacionados con esta tecnolog¨ªa. Es lo que se conoce como un fablab, acr¨®nimo de fabrication laboratory, es decir, un taller de producci¨®n de objetos f¨ªsicos de uso personal en el que se utilizan ordenadores. Este tipo de laboratorios y las impresoras 3D se han convertido en s¨ªmbolos de la cultura maker, una versi¨®n del h¨¢galo-usted-mismo basada en la tecnolog¨ªa que ha experimentado un auge en los ¨²ltimos a?os.

Para los esc¨¦pticos, es una t¨¦cnica lenta y cara. Los entusiastas dicen que solo es el principio

El ingeniero Pietrosemoli muestra ejemplos de cosas fabricadas all¨ª: unas torres de arcilla, una reproducci¨®n de una pir¨¢mide y una pr¨®tesis de mano infantil, rudimentaria, de color rojo, azul y amarillo¡­ La ventaja de la personalizaci¨®n unida al menor coste de fabricaci¨®n se materializa a la perfecci¨®n en esa peque?a mano de pl¨¢stico. ¡°Hablamos con las familias para que nos indiquen las necesidades del ni?o. Escaneamos el mu?¨®n e imprimimos una pr¨®tesis a medida¡±, explica Luis Carlos Gonz¨¢lez, de Autofabricantes, un grupo de investigaci¨®n nacido en el seno de Medialab-Prado que ofrece a las familias una alternativa m¨¢s asequible que el sistema de pr¨®tesis actual. Han dise?ado ya cinco pr¨®tesis mec¨¢nicas y trabajan en un prototipo de pr¨®tesis mioel¨¦ctricas desarrollado con software libre (gratuito).

Este tipo de pr¨®tesis funciona mediante unos sensores conectados a unos micromotores que hacen que los dedos puedan abrirse o cerrarse. Uno de estos productos cuesta en el mercado entre 15.000 y 20.000 euros ¡ªest¨¢n parcialmente financiados por la sanidad p¨²blica, pero las familias tienen que adelantar el dinero¡ª y hay que cambiarlos cada tres a?os, porque los ni?os crecen. Las pr¨®tesis en las que trabajan van a costar bastante menos, seg¨²n sus c¨¢lculos. Las mec¨¢nicas de Autofabricantes salen por unos 200 euros.

Las impresoras que utilizan en Medialab-Prado son las m¨¢s comunes y funcionan con la tecnolog¨ªa m¨¢s popular, la FDM, la misma que utiliza la m¨¢quina m¨¢s peque?a que tienen en Estudios Durero y la que emplea Nieves Cubo para sus investigaciones. Estos aparatos son estructuras del tama?o similar a una impresora de papel como las que se usan en las casas, que pueden hacer piezas con un volumen m¨¢ximo de 28 ¡Á 15 ¡Á 15 cent¨ªmetros. Se pueden comprar ya ensambladas por unos 600 euros, o tambi¨¦n se pueden hacer en casa, descargando de forma gratuita unos archivos con algunas de las piezas necesarias e imprimi¨¦ndolas con otra impresora 3D. Aparte hay que comprar la electr¨®nica, los motores y otros materiales para la estructura. ¡°Esta fue una de nuestras primeras impresoras¡±, explica Pietrosemoli. ¡°Adrian Bowyer estuvo de visita en nuestra f¨¢brica digital en 2009 y nos ayud¨® con el proceso¡±, contin¨²a.

Adrian Bowyer, profesor de ingenier¨ªa mec¨¢nica de la Universidad de Bath (Reino Unido), es uno de los principales impulsores del proyecto RepRap. El objetivo de esta iniciativa es facilitar que cualquier individuo que lo desee pueda conseguir con una inversi¨®n m¨ªnima una impresora 3D para fabricar un objeto que deseen para su vida cotidiana. Para conseguirlo, gente como Bowyer colg¨® en la web los archivos necesarios para imprimir algunas piezas y d¨®nde encontrar el resto de materiales necesarios. ¡°Estas m¨¢quinas democratizan los procesos de fabricaci¨®n, porque todo se realiza de forma autom¨¢tica y vers¨¢til. Cualquiera que tenga un jard¨ªn puede cultivar su propia comida, y cualquiera que tenga una impresora 3D puede producir sus propios bienes materiales¡±, explica Bowyer en un correo electr¨®nico.

El proyecto RepRap ech¨® a ?andar en 2005, pero recibi¨® su mayor impulso a finales de esa d¨¦cada, cuando caduc¨® la patente que proteg¨ªa la tecnolog¨ªa FDM de la competencia. La iniciativa de Bowyer, seg¨²n explica el brit¨¢nico, ha presionado a la baja los precios: las impresoras se vend¨ªan hace a?os por 50.000 euros y ahora se puede encontrar una por menos de 600 euros. La impresi¨®n 3D es cada vez m¨¢s habitual. Los aficionados al hazlo-t¨²-mismo tecnol¨®gico, los makers, pueden encontrar ideas en Thingiverse, una web con un mill¨®n de modelos en 3D que se pueden descargar en casa, como posavasos, colgantes, drones o piezas de impresoras.

¡°Cuando la gente ve lo ¨²til que resulta, no hace falta explicar las bondades de la impresi¨®n 3D¡±, opina C¨¦sar Garc¨ªa, uno de los socios fundadores de Makespace, otro fablab de Madrid, instalado en un antiguo taller mec¨¢nico de Arganzuela, un distrito al sur de la capital. El ingeniero pone como ejemplo algunos accesorios elaborados por el Centro de Referencia Estatal de Autonom¨ªa Personal y Ayudas T¨¦cnicas del Imserso para ayudar a las personas con discapacidades f¨ªsicas. Estas piezas est¨¢n disponibles en Thingiverse y cualquiera puede descargar los archivos sin coste. ¡°Con 200 o 300 euros en materiales, uno se puede armar una impresora en casa, una m¨¢quina que habr¨ªa sido el sue?o de cualquier inventor hace a?os¡±, a?ade.

¡°Vamos hacia la f¨¢brica flexible. Se har¨¢n piezas distintas sin cambiar de m¨¢quina¡±

?Hasta d¨®nde llegar¨¢ la impresi¨®n 3D? Los esc¨¦pticos se?alan que el tiempo que requiere la producci¨®n de piezas con esta tecnolog¨ªa es uno de los elementos que juega en su contra, sobre todo cuando se trata de producciones de gran volumen. En caso de objetos complejos, pueden pasar d¨ªas. Los entusiastas responden que la tecnolog¨ªa avanza a pasos de gigante y que en unos a?os ser¨¢ mucho m¨¢s veloz. En un editorial publicado en junio pasado, The Economist conclu¨ªa que el escepticismo en torno al papel de la impresi¨®n 3D en la producci¨®n en masa ¡°parece cada vez menos y menos cre¨ªble¡±.

Coincide C¨¦sar Garc¨ªa, de Makespace, en que el potencial industrial es enorme: ¡°Vamos hacia la f¨¢brica flexible. Se podr¨¢n hacer piezas distintas sin tener que cambiar la maquinaria. La producci¨®n se gestionar¨¢ de forma m¨¢s ¨¢gil y se llevar¨¢n las ideas al mercado mucho m¨¢s r¨¢pido¡±. La alemana Adidas trabaja en un sistema en 3D para fabricar suelas para zapatillas con el que espera que el proceso que requiere llevar un nuevo modelo al mercado se acorte sustancialmente en el futuro.

Adem¨¢s, la precisi¨®n que se consigue con estas impresoras mejora d¨ªa a d¨ªa. En uno de los mostradores de Estudios Durero se ve una mu?eca con forma de guerrera, con coletas de color naranja, junto a la maqueta de una casa de dos plantas y la reproducci¨®n de un cr¨¢neo de hace 1,6 millones de a?os. Agust¨ªn Robredo, encargado de impresi¨®n 3D de la empresa, muestra una cabeza humana fabricada a partir de un TAC: ¡°Se aprecian todos los detalles: huesos, venas, m¨²sculos y gl¨¢ndulas linf¨¢ticas. Usamos material transparente para la parte exterior, as¨ª se ve todo¡±. El TAC del paciente se procesa delimitando y aplicando color a las partes que interesa observar. Tras varias horas en la impresora, sale, reproducida en tres dimensiones, una pieza que puede resultar clave para un equipo de cirujanos que opere al paciente.

Ander Soriano est¨¢ convencido de que las impresoras 3D van a ser la mayor revoluci¨®n despu¨¦s de la llegada de Internet. ¡°Creo que dentro de unos a?os muchos tendremos en casa una de estas m¨¢quinas para imprimir desde las plantillas de unas zapatillas hasta unos tapones para los o¨ªdos a medida¡±, pronostica. ?Aunque haya empresas que te lo manden a casa en cuesti¨®n de horas como Amazon? ¡°S¨ª¡±, responde sin dudar. Adrian Bowyer se muestra m¨¢s cauto en cuanto a la expansi¨®n de estas m¨¢quinas en el hogar: ¡°Es un avance importante, pero creo que de la misma forma que mucha gente no tiene impresora de papel, tampoco creo que tenga una 3D¡±. Este experto vaticina que en el futuro ¡°estas impresoras podr¨¢n trabajar con m¨²ltiples materiales a la vez (pl¨¢sticos, cer¨¢mica, metales¡­) para construir mecanismos y electr¨®nica complejos¡±. Y destaca que la impresi¨®n en tres dimensiones puede ser clave en futuros viajes espaciales. Recientemente se han llevado a cabo experimentos exitosos para utilizar la luz del sol con el objetivo de fundir el regolito (material que conforma el suelo lunar) y, con una impresora, construir una base en la Luna.

Si el potencial de este tipo de impresi¨®n es enorme para la industria, para el mundo art¨ªstico es un aut¨¦ntico fil¨®n. Sobre todo para quienes buscan c¨®mo innovar. Destaca la obra del pintor y escultor brit¨¢nico Michael Eden, que utiliza la tecnolog¨ªa 3D. ¡°En el ¨¢rea creativa, las aplicaciones m¨¢s interesantes son aquellas en las que estas t¨¦cnicas son empleadas como otra herramienta por parte del artesano o el artista, que las utiliza junto con otros m¨¦todos tradicionales. Se consiguen nuevos objetos hermosos, valientes y experimentales que, de otra forma, nunca podr¨ªan haber sido creados solo con las manos¡±, expone por correo electr¨®nico Lucy Johnston, analista de tendencias culturales y autora de Digital Handmade: Craftsmanship and the New Industrial Revolution (el hecho a mano digital: la artesan¨ªa y la nueva revoluci¨®n industrial).

En el libro, publicado por primera vez en 2015 y que fue actualizado en septiembre pasado, Johnston incluye m¨²ltiples aplicaciones innovadoras de la tecnolog¨ªa 3D, como una oficina real, en Dub¨¢i, que se ha construido con una impresora.

Es posible que tengan que pasar algunos a?os m¨¢s para valorar en su justa medida la importancia real de la impresi¨®n 3D. As¨ª ha sucedido con otros grandes inventos en el pasado. La lanzadera volante, por ejemplo, fue ideada por el ingl¨¦s John Kay en 1733 para tejer el algod¨®n a mayor escala y rapidez que a mano. Pero tuvieron que pasar un par de d¨¦cadas para que el movimiento que generaba esta herramienta se mecanizara y empezara a ser ampliamente utilizada en los inicios de la Revoluci¨®n Industrial. Veremos si la impresi¨®n en 3D resulta ser una t¨¦cnica tan transformadora.?