Las estructuras se doblan de acuerdo con una secuencia planificada previamente, con algunas partes que se doblan antes que otras. Por lo general, se necesitan impresoras costosas y materiales especiales para eso. Pero los científicos de TU Delft han creado una nueva técnica que solo requiere una impresora 3D común y material fácil de obtener. Entre otras aplicaciones, su investigación tiene el potencial de mejorar en gran medida los implantes óseos.

Investigadores de TU Delft (Holanda) han combinado técnicas de origami e impresión 3D para crear estructuras planas que pueden plegarse en estructuras tridimensionales, por ejemplo, un tulipán.
Las estructuras se doblan de acuerdo con una secuencia planificada previamente, con algunas partes que se doblan antes que otras. Por lo general, se necesitan impresoras costosas y materiales especiales para eso. Pero los científicos de TU Delft han creado una nueva técnica que solo requiere una impresora 3D común y material fácil de obtener. Entre otras aplicaciones, su investigación tiene el potencial de mejorar en gran medida los implantes óseos.
El trabajo de Amir Zadpoor y su equipo combina el tradicional arte japonés de plegado de papel con la tecnología más novedosa de la impresión 3D con el fin de crear construcciones que pueden enrollarse, torcerse, auto arrugarse y plegarse automáticamente en una variedad de estructuras tridimensionales. En 2016, los investigadores ya demostraron varios objetos auto plegables. “Pero aún había serios desafíos que debíamos abordar”, dice Zadpoor.
Una gran parte del trabajo manual generalmente está involucrado en la fabricación de dispositivos de cambio de forma. Además, el material que los investigadores normalmente usan no es ubicuo ni es barato. Pero en este proyecto reciente, el equipo de Zadpoor ha utilizado un Ultimaker, que es una de las impresoras 3D más populares, y PLA, el material de impresión más común disponible.
“Con alrededor de 17 euros por kilo, es muy barato”, dice Zadpoor. “Sin embargo, creamos algunos de los cambios de forma más complejos que se hayan reportado”. El proceso también está totalmente automatizado y no requiere mano de obra alguna.
Lo que hace que los objetos de cambio de forma del equipo sean tan avanzados es el hecho de que se doblan de acuerdo con una secuencia planificada previamente. “Si el objetivo es crear formas complejas, y lo es, algunas partes deberían doblarse antes que otras”, explica Zadpoor. “Por lo tanto, necesitábamos programar demoras de tiempo en el material. Esto se llama cambio de forma secuencial”.
La forma en que el equipo de Zadpoor ogró hacer esto fue al imprimir y estirar el material de manera simultánea en ciertos lugares. “El estiramiento se almacena dentro del material como una memoria”, explica el investigador de doctorado Teunis van Manen. “Cuando se calienta, la memoria se libera y el material quiere volver a su estado original”. Alternando también el grosor y la alineación de los filamentos en el material, los investigadores lograron crear estructuras 2D que cambian de forma de forma secuencial .
Según destaca un comunicado, hay dos razones por las que este enfoque combinado del origami e impresión 3D es un paso importante en el desarrollo de mejores implantes óseos. En primer lugar, la técnica permite crear prótesis con un interior poroso. Esto permitirá que las propias células madre del paciente se muevan hacia la estructura del implante y se adhieran al área de la superficie interior, en lugar de simplemente recubrir el exterior. El resultado final será un implante más fuerte y duradero.
En segundo lugar, con esta técnica, pueden diseñarse nanopatrones que guían el crecimiento celular en la superficie del implante. “Llamamos a estas ‘superficies instructivas’ porque aplican ciertas fuerzas a las células madre, lo que las impulsa a convertirse en las células que queremos que sean”, dice el investigador Shahram Janbaz.

Investigadores de TU Delft (Holanda) han combinado técnicas de origami e impresión 3D para crear estructuras planas que pueden plegarse en estructuras tridimensionales, por ejemplo, un tulipán.

Las estructuras se doblan de acuerdo con una secuencia planificada previamente, con algunas partes que se doblan antes que otras. Por lo general, se necesitan impresoras costosas y materiales especiales para eso. Pero los científicos de TU Delft han creado una nueva técnica que solo requiere una impresora 3D común y material fácil de obtener. Entre otras aplicaciones, su investigación tiene el potencial de mejorar en gran medida los implantes óseos.

El trabajo de Amir Zadpoor y su equipo combina el tradicional arte japonés de plegado de papel con la tecnología más novedosa de la impresión 3D con el fin de crear construcciones que pueden enrollarse, torcerse, auto arrugarse y plegarse automáticamente en una variedad de estructuras tridimensionales. En 2016, los investigadores ya demostraron varios objetos auto plegables. “Pero aún había serios desafíos que debíamos abordar”, dice Zadpoor.

Una gran parte del trabajo manual generalmente está involucrado en la fabricación de dispositivos de cambio de forma. Además, el material que los investigadores normalmente usan no es ubicuo ni es barato. Pero en este proyecto reciente, el equipo de Zadpoor ha utilizado un Ultimaker, que es una de las impresoras 3D más populares, y PLA, el material de impresión más común disponible.

“Con alrededor de 17 euros por kilo, es muy barato”, dice Zadpoor. “Sin embargo, creamos algunos de los cambios de forma más complejos que se hayan reportado”. El proceso también está totalmente automatizado y no requiere mano de obra alguna.

Lo que hace que los objetos de cambio de forma del equipo sean tan avanzados es el hecho de que se doblan de acuerdo con una secuencia planificada previamente. “Si el objetivo es crear formas complejas, y lo es, algunas partes deberían doblarse antes que otras”, explica Zadpoor. “Por lo tanto, necesitábamos programar demoras de tiempo en el material. Esto se llama cambio de forma secuencial”.

La forma en que el equipo de Zadpoor ogró hacer esto fue al imprimir y estirar el material de manera simultánea en ciertos lugares. “El estiramiento se almacena dentro del material como una memoria”, explica el investigador de doctorado Teunis van Manen. “Cuando se calienta, la memoria se libera y el material quiere volver a su estado original”. Alternando también el grosor y la alineación de los filamentos en el material, los investigadores lograron crear estructuras 2D que cambian de forma de forma secuencial .

Según destaca un comunicado, hay dos razones por las que este enfoque combinado del origami e impresión 3D es un paso importante en el desarrollo de mejores implantes óseos. En primer lugar, la técnica permite crear prótesis con un interior poroso. Esto permitirá que las propias células madre del paciente se muevan hacia la estructura del implante y se adhieran al área de la superficie interior, en lugar de simplemente recubrir el exterior. El resultado final será un implante más fuerte y duradero.

En segundo lugar, con esta técnica, pueden diseñarse nanopatrones que guían el crecimiento celular en la superficie del implante. “Llamamos a estas ‘superficies instructivas’ porque aplican ciertas fuerzas a las células madre, lo que las impulsa a convertirse en las células que queremos que sean”, dice el investigador Shahram Janbaz.

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