Músculos de la impresora
Silicona que se mueve
Investigadores del Empa trabajan en músculos artificiales capaces de competir con los de verdad. Han desarrollado un método para fabricar estas estructuras blandas y elásticas, pero potentes, mediante impresión 3D. Algún día podrían utilizarse en medicina o robótica, o en cualquier otro campo en el que sea necesario mover objetos con sólo pulsar un botón.
Complejidad a pequeña escala: Un actuador blando o "músculo artificial" impreso en 3D.
Empa
Los músculos artificiales no sólo sirven para mover robots: Algún día podrían servir de apoyo a las personas en el trabajo o al caminar, o sustituir tejido muscular lesionado. Sin embargo, desarrollar músculos artificiales que puedan compararse con los reales es un gran reto técnico. Para estar a la altura de sus homólogos biológicos, los músculos artificiales no sólo deben ser potentes, sino también elásticos y suaves. En esencia, los músculos artificiales son actuadores: Componentes que convierten impulsos eléctricos en movimiento. Los actuadores se utilizan siempre que algo se mueve pulsando un botón, ya sea en casa, en el motor de un coche o en plantas industriales muy desarrolladas. Sin embargo, estos duros componentes mecánicos aún no tienen mucho en común con los músculos.
Conciliar contradicciones
Un equipo de investigadores del Laboratorio de Polímeros Funcionales del Empa trabaja en actuadores fabricados con materiales blandos. Ahora, por primera vez, han desarrollado un método para producir componentes tan complejos utilizando una impresora 3D. Los llamados actuadores elásticos dieléctricos (DEA) constan de dos materiales diferentes a base de silicona: un material de electrodo conductor y un dieléctrico no conductor. Estos materiales se entrelazan en capas. "Es un poco como entrelazar los dedos", explica Patrick Danner, investigador del Empa. Si se aplica una tensión eléctrica a los electrodos, el actuador se contrae como un músculo. Cuando se desconecta la tensión, se relaja hasta su posición original.
Danner sabe que imprimir en 3D una estructura de este tipo no es trivial. A pesar de sus propiedades eléctricas tan diferentes, los dos materiales blandos deben comportarse de forma muy similar durante el proceso de impresión. No deben mezclarse, pero deben mantenerse unidos en el actuador acabado. Los "músculos" impresos deben ser lo más blandos posible para que un estímulo eléctrico pueda provocar la deformación requerida. A esto hay que añadir los requisitos que deben cumplir todos los materiales imprimibles en 3D: Deben licuarse bajo presión para que puedan extruirse por la boquilla de la impresora. Inmediatamente después, sin embargo, deben ser lo suficientemente viscosos para conservar la forma impresa. "Estas propiedades suelen estar en contradicción directa", dice Danner. "Si optimizas una de ellas, otras tres cambian... normalmente a peor".
De un guante de RV a un corazón que late
En colaboración con investigadores de la ETH de Zúrich, Danner y Dorina Opris, que dirige el grupo de investigación Materiales Poliméricos Funcionales, han logrado conciliar muchas de estas propiedades contradictorias. Dos tintas especiales, desarrolladas en Empa, se imprimen en actuadores blandos funcionales utilizando una boquilla desarrollada por los investigadores de la ETH Tazio Pleij y Jan Vermant. La colaboración se enmarca en el proyecto a gran escala Manufhaptics, que forma parte del área estratégica Advanced Manufacturing de la ETH Domain. El objetivo del proyecto es desarrollar un guante que haga tangibles los mundos virtuales. Los músculos artificiales están diseñados para simular el agarre de objetos mediante resistencia.
Sin embargo, los actuadores blandos tienen muchas más aplicaciones potenciales. Son ligeros, silenciosos y, gracias al nuevo proceso de impresión 3D, se les puede dar la forma deseada. Podrían sustituir a los actuadores convencionales en automóviles, maquinaria y robótica. Si se desarrollan aún más, también podrían utilizarse en aplicaciones médicas. Dorina Opris y Patrick Danner ya están trabajando en ello. Su nuevo proceso permite imprimir no sólo formas complejas, sino también largas fibras elásticas. "Si conseguimos hacerlas un poco más finas, podemos acercarnos bastante al funcionamiento de las fibras musculares reales", afirma Opris. El investigador cree que en el futuro podría ser posible imprimir un corazón entero a partir de estas fibras. Sin embargo, aún queda mucho por hacer antes de que ese sueño se haga realidad.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
