Los investigadores de la Universidad Carnegie Mellon han utilizado una impresora 3D de bajo costo para producir artículos de plástico planos que, cuando se calienta, doblarse en formas predeterminadas, como una rosa, un bote o incluso un conejito.

Forro Yao, profesor asistente en el Human-Computer Interaction Institute y director del Morphing Matter Lab, dijo que estos objetos de plástico auto-plegables representan un primer paso hacia productos como muebles de paquete plano que asumen sus formas finales con la ayuda de una pistola de calor. Los refugios de emergencia también pueden enviarse planos y doblarse bajo el calor del sol.

Los materiales auto-plegables son más rápidos y económicos de producir que los objetos sólidos en 3-D, haciendo posible reemplazar partes no críticas o producir prototipos utilizando estructuras que se aproximen a los objetos sólidos. Los moldes para cascos de barcos y otros productos de fibra de vidrio pueden producirse de forma económica utilizando estos materiales.

Yao presentará la investigación de su grupo sobre este método, que ella llama Thermorph, en CHI 2018, la Conferencia sobre Factores Humanos en Sistemas Informáticos, 21-26 de abril en Montreal, Canadá.

Otros investigadores han explorado materiales auto-plegables, pero por lo general han utilizado materiales exóticos o han dependido de técnicas de procesamiento sofisticadas que no están ampliamente disponibles. Yao y su equipo de investigación pudieron crear una estructura autoplegable utilizando el tipo de impresora 3D menos costosa, una impresora FDM, y aprovechando la deformación, un problema común con estas impresoras.

"Queríamos ver cómo el autoensamblaje podía hacerse más democrático, accesible para muchos usuarios, "Dijo Yao.

Las impresoras FDM funcionan colocando un filamento continuo de termoplástico fundido. Estos materiales contienen tensión residual y, a medida que el material se enfría y se alivia la tensión, el termoplástico tiende a contraerse. Esto puede resultar en bordes y superficies deformados.

"La gente odia la deformación, "Dijo Yao." Pero hemos tomado esta desventaja y la hemos convertido en nuestra ventaja ".

Para crear objetos auto-plegables, ella y su equipo controlan con precisión este proceso variando la velocidad a la que se deposita el material termoplástico y combinando materiales propensos a la deformación con materiales similares al caucho que resisten la contractura.

Los objetos emergen de la impresora 3D como planos, plástico duro. Cuando el plástico se coloca en agua lo suficientemente caliente como para volverlo suave y gomoso, pero no lo suficientemente caliente para derretirlo, se activa el proceso de plegado.

Aunque utilizaron una impresora 3D con hardware estándar, los investigadores reemplazaron el software de código abierto de la máquina con su propio código que calcula automáticamente la velocidad de impresión y los patrones necesarios para lograr ángulos de plegado particulares.

"El software se basa en una nueva teoría de plegado de curvas que representa los movimientos de bandas del área curva. El software basado en esta teoría puede compilar cualquier forma de malla tridimensional arbitraria en una lámina termoplástica asociada en unos pocos segundos sin intervención humana. "dijo Byoungkwon An, un afiliado de investigación en HCII.

"Es difícil imaginar que esto se haga manualmente, "Dijo Yao.

Aunque estos primeros ejemplos están a escala de escritorio, parece factible hacer objetos más grandes que se plieguen por sí mismos.

"Creemos que el algoritmo general y los sistemas de materiales existentes deberían permitirnos eventualmente hacer grandes, objetos fuertes auto-plegables, como sillas, barcos o incluso satélites, "dijo Jianzhe Gu, Pasante de investigación HCII.