El MIT desarrolla nuevas técnicas de diseño que aprovechan las ventajas de la “fabricación aditiva”

o que produjo, en colaboración con Craig Carter, profesor de ciencia de los materiales en el MIT, es una imponente demostración de las posibilidades de la impresión en 3-D, usando técnicas que aprovechan las capacidades de las impresoras 3-D para lograr resultados inalcanzables con las técnicas convencionales de fabricación.

La impresión en 3-D engloba toda una serie de tecnologías, desde cabezales de inyección de tinta montados sobre brazos mecánicos capaces de depositar plásticos capa a capa para formar complejos modelos, a los más recientes sistemas láser que sinterizan polvos metálicos para fabricar piezas duraderas para aviones. Las impresoras 3-D se han usado principalmente para prototipos, pero también empiezan a ser una opción para la fabricación y, según Oxman, pueden acabar usándose para imprimir edificios. Pero los diseñadores y arquitectos aún no han descubierto cómo aprovechar sus posibilidades.

Oxman, que estudió arquitectura, afirma que en la actualidad los edificios se diseñan pensando en los componentes con los que se pueden fabricar: maderas, láminas de cristal, vigas de acero y columnas de hormigón. En consecuencia, los diseños son limitados, de forma similar en la que las piezas de Lego limitan las formas en las que pueden construir los niños. En la fabricación convencional hay limitaciones similares, hay formas que no se pueden construir con los moldes y máquinas existentes y los diseñadores han tenido que hacer su trabajo pensando en esos obstáculos.

Oxman explora formas de romper con los convencionalismos a la hora de diseñar, buscando patrones y procesos en la naturaleza y usando las ecuaciones que definen estos procesos para generar nuevos diseños. Los resultados suelen ser sorprendentes formas y estructuras que solo se pueden crear con impresoras 3-D.

Para desarrollar los algoritmos necesarios, Oxman se ha aliado con Carter y otros. En algunos casos, los algoritmos proporcionan una nueva estética, pero también pueden tener aplicaciones prácticas, como por ejemplo, cambiar la estructura de lo fabricado para que soporte mejor las cargas. En el caso de una escultura concreta -un modelo de una chaise longue- Oxman combinó los algoritmos tomados de la naturaleza con un mapa de la presión que ejerce el cuerpo sobre la silla. El aspecto y materiales de la silla resultante depende de dónde deciden los algoritmos que ésta debe ser blanda para proporcionar comodidad, y dónde debe ser rígida para proporcionar apoyo.

Para la escultura creada por Oxman para Technology Review, ella y Carter no tenían las mismas restricciones estructurales que impone una silla. La única condición era que el resultado tuviese el aspecto de un cubo y llevara las palabras "Fabricando el Futuro" en una de sus caras. El cubo resultante no es un objeto práctico, pero ilustra cómo enfocan estos profesionales el diseño.

Los algoritmos usados para definir la forma de la escultura están basados en procesos naturales. Uno es la separación de dos fluidos. A altas temperaturas el aceite y el vinagre, por ejemplo, son completamente solubles, pero según se va enfriando esta mezcla, los dos fluidos empiezan a separarse.

"Escribo una serie de ecuaciones basándome en conocimientos de termodinámica y cinética de los materiales y éstas desarrollan unas estructuras que parecen fluidos separándose", explica Carter. La escultura resultante representa ese proceso detenido en el tiempo, como si se hubiera recortado un cubo del centro de la mezcla de líquidos. Para hacer las letras Carter creó otras ecuaciones que hacían que éstas atrajesen un fluido y repeliesen el otro.

Oxman y Carter jugaron con los algoritmos hasta alcanzar la forma deseada y luego enviaron el diseño resultante, creado con ayuda del ordenador, a la empresa de impresión en 3-D Object para fabricar el cubo de 15 centímetros de lado.

La tecnología usada para fabricar el cubo implica una impresora de inyección que coloca una base de tinta de polímeros que se expone a una luz ultravioleta para preservarla. Para ello es necesaria la impresión de una estructura de soporte desechable, hecha con un polímero blando que se elimina con un chorro de agua.

Los diseños de Oxman fuerzan los límites de las impresoras 3-D existentes, el cubo era tan complejo que resultó imposible retirar todo el material de soporte del centro. Sin embargo, forzar los límites de la impresión en 3-D es parte del objetivo de esta artista. De hecho, su laboratorio en el MIT está desarrollando nuevas clases de impresoras 3-D.

El laboratorio de Oxman también desarrolla sistemas robóticos capaces de imprimir grandes estructuras de hormigón para edificios. El nuevo sistema robótico se está diseñando para poder variar la densidad del hormigón, posibilitando el uso de hormigón denso y fuerte donde sea necesario para la estructura, y hormigón ligero y poroso para las paredes que no son de carga, para ahorrar en materiales. Con el tiempo quizá sea posible imprimir hormigón tan poroso que sea traslúcido, reduciendo la necesidad de iluminación interior.