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1 de Abril de 2015
Ingeniería mecánica

El mundo programable

Materiales novedosos, impresoras 3D y una nueva forma de diseño podrían dar lugar a objetos que se montaran por sí mismos y cambiaran de forma o función según ciertas instrucciones.

Los dispositivos autoplegables están formados por materiales que, colocados en puntos previstos para el movimiento, se expanden o contraen cuando entran en contacto con calor, luz, electricidad u otros estímulos. Este octaedro autoensamblable adopta su forma cuando se coloca en agua [TRAVIS RATHBONE].

En síntesis

La ciencia de materiales programables se centra en la ingeniería y el diseño de objetos que cambian de forma o función según el modo en que se ha programado.

La fabricación aditiva, o impresión en 3D, de material programable podría brindar robots que cambiaran de forma, satélites autodesplegables, y muebles, o incluso edificios, autoensamblables.

Pero los dispositivos fabricados de ese modo también podrían ser vulnerables a la piratería y al sabotaje. Además, los productos que se transformaran de un dispositivo a otro podrían suscitar importantes conflictos de propiedad intelectual.

Algo tan sencillo como la fontanería podría marcar el inicio de un futuro con casas que se autoconstruyen o robots que cambian de forma. En la actualidad, cuando se desea construir la infraestructura para abastecer de agua a una ciudad, se emplean tuberías rígidas con capacidad fija que más tarde se entierran. El sistema funciona bastante bien hasta que se necesita aumentar el caudal en una zona o se rompe la tubería. En ese momento hay que desenterrar toda la instalación y sustituirla.

Una alternativa atractiva sería emplear tuberías flexibles que cambiaran de forma según las órdenes que reciban o de acuerdo con un determinado nivel de presión, o que las tuberías se reparasen por sí mismas en caso de rotura. Hoy en día, los avances en el diseño asistido por ordenador (CAD, en inglés) y en ciencia de materiales hacen que estas tuberías resulten factibles. Esos mismos avances y las nuevas formas de diseño que estos han generado podrían brindar un mundo de materiales programables, es decir, objetos que se autoensamblen, adquieran nuevas formas o cambien sus propiedades al dictado de determinadas órdenes.

Ya se están construyendo máquinas que se autoensamblan, pero se trata de dispositivos diminutos, de escala nanométrica, que operan como sensores bioquímicos, dispositivos electrónicos o sistemas que dispensan medicamentos. Nuestro interés se centra en lo que sucede cuando el material programable alcanza una escala perceptible por los humanos. Hay dos formas principales de lograr tal objetivo. Una estrategia implica la creación de elementos esenciales independientes que se unan o se separen autónomamente para formar estructuras programables de mayor tamaño. Otra posibilidad consiste en construir objetos que cambien de forma como una estructura única y completa. Serían objetos con bisagras, puntos de tensión mecánica o electrónica integrada solo en los lugares adecuados para permitir que variasen de forma según las circunstancias deseadas. A esta segunda estrategia la llamamos impresión en 4D. Al igual que la impresión en 3D, la 4D implica la elaboración de piezas mediante la superposición sucesiva de capas de material. En este caso, sin embargo, las piezas pueden cambiar de forma o propiedades a lo largo del tiempo después de su impresión.

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