El proyecto 4DPrintEN entra en su recta final
El proyecto 4DPrintEN tiene como principal objetivo el desarrollo del proceso de fabricación mediante impresión 3D de dispositivos portátiles e inteligentes de bajo consumo que sean capaces de generar diferentes voltajes como respuesta a estímulos externos, con la intención de captar y recolectar energía eléctrica de manera eficiente.
El consorcio multidisciplinar que trabaja en conseguir este objetivo está formado por empresas e instituciones públicas españolas y rumanas: Izertis, el Instituto Nacional de Física de Materiales de Bucarest (NIMP), All Green, Intelectro, la Universidad Técnica Gheorghe Asachi de Iasi y el centro tecnológico Idonial.
Durante el primer año de ejecución del proyecto se llevó a cabo el desarrollo del material, que tenía que cumplir con unas propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas muy concretas. En concreto, se obtuvieron seis modelos experimentales de materiales compuestos poliméricos utilizando una matriz de dos componentes formada por PP (polipropileno) y TPU (poliuretano termoplástico) y con BaTiO3 en polvo de diámetro inferior a 2µm como refuerzo en diferentes proporciones, sobre los que se realizaron diferentes análisis para seleccionar los tres más apropiados para el proyecto.
A continuación, se desarrolló el proceso de filamentación del material, para lo que se utilizaron dos técnicas diferentes: inyección e inyección por extrusión, con el objetivo de conseguir 5 tipos de filamentos distintos de un diámetro constante que pudieran ser utilizados para alimentar la impresora 3D.
Al tratarse de un nuevo material, hubo que desarrollar también un nuevo proceso de caracterización e impresión 3D. El primer paso fue comprobar la capacidad de impresión de los materiales filamentados y la determinación de las temperaturas y velocidades de impresión óptimas en todos ellos. Una vez obtenidos los valores con mejores resultados, se analizaron y establecieron el resto de parámetros de impresión relevantes (altura de capa, porcentaje y ángulo de relleno, número de faldas…), ajustándolos para lograr que las piezas a fabricar tuvieran el mejor acabado y la mayor funcionalidad posible.
Para validar este proceso se fabricaron dos tipos de piezas distintos, un circuito y una malla, utilizando los 5 filamentos desarrollados, lo que permitió determinar también cuáles de esos filamentos eran los más adecuados para impresión 3D, puesto que no todos se comportan igual ni, por tanto, permiten fabricar piezas de la misma calidad.
Durante 2021, y hasta la finalización del proyecto en marzo, se testarán estas piezas mediante la realización de ensayos piezoeléctricos y se llevará a cabo un plan de explotación de los resultados del proyecto en función de las conclusiones obtenidas y su posible aplicación en productos comercializables.
Entre las aplicaciones de los resultados del proyecto 4DPrintEN se encuentra el desarrollo de dispositivos médicos que capturan energía biomecánica y posteriormente la convierten en energía eléctrica, por lo que no se necesitarán baterías. Es decir, los marcapasos se cargarían mediante los latidos del corazón, los implantes cerebrales profundos mediante impulsos eléctricos, los implantes cocleares mediante las vibraciones del oído interno o los implantes óseos podrían estimular la reparación de los tejidos.
Otra posible aplicación es el desarrollo de textiles activos portátiles para la gestión térmica basada en la fisiología.
4DPrintEN es un proyecto enmarcado dentro del programa MANUNET Transnational Call 2018, que se lleva a cabo gracias a la financiación obtenida por parte de la UEFISCDI de Rumania y del IDEPA de Asturias.