Desde Isaac Asimov, la ciencia ficción ha fantaseado con mejorar y actualizar el cuerpo humano a base de piezas de metal y cables. Existe incluso una corriente basada en esta hipótesis, el transhumanismo, planteada por primera vez en el ensayo “Dédalo e Ícaro: El futuro de la Ciencia” escrito por el genetista J. B. S. Haldane. Esta obra, que predijo los beneficios que podría aportar la ciencia a la biología humana, ya es una realidad. El sector sanitario está lleno de ejemplos como prótesis de cadera, piezas dentales o mallas metálicas que funcionan como guía para la regeneración de tejidos. Incluso existen investigaciones encaminadas a la creación de órganos sintéticos, como el hito conseguido por unos investigadores de la Universidad de Tel Aviv, quienes lograron construir un corazón vivo que palpita, utilizando tejido humano y una impresora 3D.

Precisamente, en las impresoras 3D está la clave. Teniendo en cuenta que el futuro de la sanidad es adaptarse a las necesidades de cada paciente de forma personalizada, la fabricación de productos biomédicos en serie comienza a quedar obsoleta. En centros como el Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Materiales (Instituto IMDEA Materiales), realizan investigaciones de metalurgia física. Algunas de ellas están orientadas al diseño, procesado y desarrollo de aleaciones, por ejemplo la creación de nuevas combinaciones de metales adaptadas a las impresoras 3D.

Y es que no sólo se imprime en tres dimensiones con polímeros plásticos, en la actualidad ya es posible construir piezas de metal con geometrías imposibles o partes completas de turbinas de aviones que, por el método de fabricación convencional, constarían de varias piezas unidas.

“Comenzamos con esta línea de investigación hace cuatro años, lo primero fue la fabricación de materiales base, en concreto los polvos metálicos que funcionan como la tinta para imprimir. El objetivo es diseñar todo el ciclo de materiales, desde la fabricación hasta la impresión de la pieza”, explica a EL MUNDO María Teresa Pérez Prado, directora adjunta del Instituto IMDEA Materiales.

Licenciada y doctorada en Ciencias Físicas (especialidad Física de Materiales) en la Universidad Complutense de Madrid y tras una estancia breve en la Universidad de Chemnitz, Alemania, Pérez Prado realizó su tesis doctoral en el Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM, CSIC). Durante su etapa académica, la investigadora ha trabajado en la Escuela Naval para Postgraduados en Monterey, California; en la Universidad de California en San Diego y como consultora en la Universidad Estatal de Oregón, Estados Unidos. Coautora de 1 libro y 100 publicaciones en revistas internacionales, ha sido profesora visitante en el Instituto Max Planck de Stuttgart, Alemania, en 2006.

Hacia el material perfecto

Según relata Pérez Prado, “en la actualidad, existen varias técnicas para la impresión 3D con metales. La más avanzada es la fabricación aditiva, que es con la que trabajamos en el Instituto”. El proceso comienza con la fabricación de los polvos metálicos. Lo más importante es conseguir partículas esféricas, para ello se valen de un atomizador que gracias al gas argón, consigue la esferoidización de la mayoría de las partículas. Sus tamaños varían de entre las 10 y las 50 micras, para reducir el tamaño de las capas de impresión y así reducir también la rugosidad de la pieza final.

La clave es conseguir dar con las variables concretas, como la potencia idónea del láser, para conseguir piezas que tengan altas prestaciones. “Si son piezas para motores o turbinas de avión, van a estar sometidas a altas temperaturas y a mucho desgaste, por lo que es prioritario reducir el nivel de imperfecciones al mínimo”, recalca la investigadora.

No todos los metales son compatibles con este tipo de fabricación. De entre los más complicados de tratar se encuentran aleaciones de aluminio de alta resistencia y aleaciones de cobre, sin embargo, Pérez destaca el magnesio como el más ‘rebelde’. Utilizado antiguamente en la fotografía como flash, es más ligero que el aluminio, pero también es altamente inflamable. “Si utilizamos un láser con polvo de magnesio, todo el sistema de la impresora saldrá ardiendo. Por eso estamos investigando las modificaciones necesarias en el proceso para que esto no ocurra”, subraya Pérez Prado.

Este material es muy útil para fabricar implantes, puesto que se va reabsorbiendo en el cuerpo humano. Por ejemplo, Teresa señala el uso de este material para fabricar clavos absorbibles una vez que el hueso se empiece a soldar. “La importancia de la impresión 3D radica en la creación de implantes adaptados a cada paciente, con unas geometrías que de forma controlada se irían disolviendo. Esto evitaría futuras intervenciones para la extracción de prótesis. Además, su uso es completamente seguro puesto que para la fabricación de prótesis siempre se escogen metales biocompatibles”, explica la directora adjunta del Instituto.

La impresión de metales abre la puerta a un futuro prometedor no sólo en el sector de la biomedicina, también en el de la ingeniería y la joyería. Como si de una piedra filosofal se tratase, en la actualidad ya existen microimpresoras 3D capaces de imprimir con metales preciosos como el oro.

Reutilizable

Además, este proceso de fabricación resulta más ecológico que el convencional. En la impresora, un rodillo va colocando, de forma uniforme, una capa de polvo de metal atomizado. Una vez que se ha distribuido cada capa, un láser de alta potencia fusiona de forma selectiva el polvo para configurar cada una de las capas de la pieza final.

“Después de cada impresión, hay polvo que se aglomera y cambia de propiedades. Entonces, gracias al tamizado, seleccionamos el servible. En algunos metales, el derroche de material es mínimo, como ocurre con las superaleaciones de níquel, que resultan ser reutilizables cientos de veces”, afirma Pérez Prado.

En materiales de alto valor añadido como el titanio, el tratamiento mediante los métodos convencionales de mecanizado y fresado produce muchos residuos. Sin embargo, estos residuos son muy reciclables por intrusión 3D.

Fuente: elmundo.es