Hasta el momento, imprimir en 3D venía siendo terreno principalmente gobernado por los polímeros, compuestos mayormente sintéticos que venían sirviendo de tintas para crear objetos en tres dimensiones de acuerdo con los modelos por computadora desde los que se ejecutan las impresiones tridimensionales.
El proceso consiste en calentar el polímero para moldearlo de acuerdo a las necesidades de impresión, y con él ir imprimiendo capas tan delgadas como 100 a 16 µm (1.000 µm=1 mm) para formar el objeto.
No obstante, las desventajas de este proceso es el costo en energía que supone, ya que depende de la cantidad de calor que se le pueda proporcionar al polímero para lograr un producto final lo suficientemente prolijo y en un plazo de tiempo relativamente razonable.
Ahora la celulosa, el material vegetal que hemos empleado por siglos en la elaboración del papel, se yergue como un nuevo recurso para mejores, más rápidas y baratas impresiones tridimensionales, además de convertirse en una alternativa reciclable y biodegradable por su naturaleza. Todo ello, según una nueva investigación del MIT, publicada en Advanced Materials Technologies.
El Phd del MIT, Sebastian Pattinson, autor principal del artículo, señala que la celulosa es «el componente más importante en dar a la madera sus propiedades mecánicas, y como es tan barato, es biorrevendible, biodegradable y también muy versátil químicamente, se utiliza en muchos productos. Productos farmacéuticos, dispositivos médicos, como aditivos alimentarios, materiales de construcción, prendas de vestir de todo tipo”. Muchos de estos productos, asegura Pattinson, se beneficiarían del nuevo tipo de impresión 3D.
Antes se había probado ya la celulosa como tinta de impresoras tridimensionales, sin éxito, porque cuando esta se calienta, se descompone térmicamente antes de que pueda fluir, en parte debido a los enlaces de hidrógeno que existen entre sus moléculas. La unión intermolecular también hace que las soluciones de celulosa de alta concentración sean demasiado viscosas para ser fácilmente extruidas.
El equipo del MIT optó por trabajar con acetato de celulosa, un material fabricado fácilmente a partir de celulosa, ampliamente disponible en el mercado. Esencialmente, el número de enlaces de hidrógeno en este material ha sido reducido por el acetato. El mismo puede disolverse en acetona y extruirse (distribuirse en la impresión) a través de una boquilla, a temperatura ambiente. A medida que la acetona se evapora rápidamente, el acetato de celulosa se solidifica en su lugar. Un tratamiento opcional posterior sustituye a los grupos de acetato y aumenta la resistencia de las piezas impresas.
«Encontramos que la fuerza y dureza de las piezas que obtenemos son mayores que muchos materiales de uso común» para la impresión tridimensional, incluyendo los polímeros acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y el ácido poliláctico (PLA).
Las posibilidades que abre la celulosa están reflejadas en la innovación propuesta por el equipo: añadieron una pequeña cantidad de colorante antimicrobiano a la tinta de acetato de celulosa para imprimir en 3D un par de pinzas quirúrgicas con funcionalidad antimicrobiana.
«Demostramos que las partes matan a las bacterias cuando se les expone a luz fluorescente», dice Pattinson. Tales herramientas hechas a medida «podrían ser útiles para los ambientes médicos remotos donde hay una necesidad de herramientas quirúrgicas, pero es difícil entregar nuevas herramientas a medida que se rompen, o donde hay una necesidad de herramientas personalizadas. Y con las propiedades antimicrobianas, si la esterilidad de la sala de operaciones no es ideal, la función antimicrobiana podría ser esencial «, dice.
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