IMPRESIÓN 4D por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico de número

La Ciencia estudia y propone leyes y modelos y la técnica pretende acercar la Naturaleza a las personas haciendo uso de los descubrimientos científicos, tanto generales como de detalle. En casos, de forma combinada se propician avances. Hoy son usuales las propuestas que combinan informática o computación y ciencia. Son muchos los dispositivos basados en aspectos científicos adaptados a aplicaciones concretas. De entre ellos, la impresión 3D ha supuesto un avance impresionante en la generación de nuevos materiales y de nuevas propuestas constructivas que van desde aspectos de ayuda individual, como construcciones de piezas singulares de otros dispositivos o nuevas propuestas de objetos como maquetas, hasta la construcción a escala 1:1 de edificios, puentes, prótesis biomédicas e incluso órganos  o alimentos a partir de sus componentes. Geometría, Matemáticas, Proyección, Química, Física, Biología y en general computación constituyen el dispositivo que se ha erigido como prototipo de herramienta de propósito casi general de más amplia aplicación desde la propia aparición en escena del ordenador.

La denominación Impresora 3D no hace justicia a la entidad del dispositivo. Sectores como el biomédico, o el de la construcción, desde vehículos hasta edificios se han beneficiado de la impresión 3D. La prolongación progresiva se está proponiendo en la dirección que se denomina 4D. Pero no se trata de una nueva dimensión o proyección en el espacio tridimensional de objetos cuatridimensionales, como los que fueron objeto de atención del Cubismo y cuya realidad se plasma, entre otros, en el Arco de Triunfo parisino del barrio de la Defense, donde se puede admirar su definición matemática. Ahora la pretensión es de mucho mayor alcance. Ahora se trata de que los objetos que se impriman sean inteligentes. La cuarta dimensión se le hace coincidir con el tiempo, a modo de la teoría de la relatividad. Se trata de proponer objetos capaces de adaptarse al entorno en el que se inscriben. Se trata, por tanto de objetos autoprogramables  capaces de modificarse a sí mismos de forma autónoma.

La impresión 4D no denomina al proceso por el cual se imprimen objetos, sino que parte de los materiales que se emplean en facturarlos. Se trata de que las personas no interg¡vengan necesariamente, como ocurre con los objetos 3D, sino que los objetos 4D están capacitados para autorepararse. La aplicabilidad del concepto alcanza a todas las ramas de actividad y realizaciones de la ingeniería. En todos los campos podemos encontrar aplicaciones susceptibles del empleo de estos materiales inteligentes. La presión, temperatura, humedad y todas las variables medioambientales inciden para hacer reaccionar al objeto inteligente a partir de su capacidad de adaptación programada en su factura.

Se publicita que no solo las grandes Instituciones mundiales de vanguardia, sino que un ingeniero español como Raúl Pulido ha creado un tejido inteligente para la NASA formado por piezas de plata que llevan impresas la regulación térmica. Su utilidad en los viajes espaciales deriva de que el material refleja el calor externamente, pero lo mantiene interiormente. En biomedicina se esperan grandes aplicaciones en las que el calor corporal sea el elemento inductor de los cambios de estructura o simplemente, los materiales se adapten a las características individuales  de cada persona.

Ya hace tiempo que se trabajaba con materiales inteligentes. Ahora tienen el acicate de encontrar aplicaciones de alcance. Los polímeros con memoria de forma la mantienen por un tiempo y son capaces de retornar a su forma original, como consecuencia del efecto del calor, un campo magnético o uno eléctrico o el efecto del agua.  Los elastómeros de cristal líquido son sensibles al calor y a través de ´´el se puede controlar la orientación, de forma que es posible hacerles adoptar cualquier forma manejando la temperatura. El objeto se moverá del modo que se quiera que lo haga. Los hidrogeles, de los que hemos escrito en otro momento, permiten su uso en procesos de fotopolimerización, de gran aplicación logrando una biocompatibilidad muy importante en las aplicaciones médicas. Otros materiales susceptibles de ser utilizados en concomitancia con los señalados son las maderas o, en general, el carbono que se agregan a los hidrogeles, por ejemplo, con lo que se logran estructuras en parte flexibles y en parte rígidas, muy aprovechables en muchos campos, una parte como estructural y otra implicada en el movimiento.

Cambios de forma, de color o de otras propiedades mediante el control a través de temperatura, permeabilidad a la humedad ambiental o resistencia de diverso tipo a las magnitudes correspondientes, permiten entrever que esa dimensión que se agrega a la impresión 3D implica un cambio cualitativo. Estamos ante una auténtica revolución de alcance. Aquello que en la década de los setenta formaba parte de los ordenadores de sobremesa de reciente aparición en aquel momento, a titulo formativo manejaban programándolos a una tortuga cibernética que cumplía las instrucciones que se le daban desde el ordenador y permitían que los niños pequeños se iniciaran en la programación de ordenadores y el inicio al manejo y construcción de algoritmos. De haber seguido aquella propuesta de Papert y Minsky del MIT hoy nos encontraríamos mucho mas cerca de contribuir a la concreción de estas propuestas que ahora se propician. Lástima que no fuera así. Por tanto, la impresión 4D incorpora a las 3D imprescindibles, una cuarta asimétrica en la que la inteligencia de los materiales reta a los científicos a hacer propuestas audaces que contribuyan a la mejora sustancial del instrumento tan singular como es la impresora que llega mucho mas allá de lo que Gütenberg pudiera imaginar nunca. Y nosotros también.