Cómo utilizar la impresión 4D para crear productos textiles inteligentes

Katarina Winands del ITA Institut für Textiltechnik de la Universidad RWTH Aachen explica cómo el modelado por deposición fundida puede crear textiles "inteligentes".

El mundo de los textiles está cambiando rápidamente. En un futuro no muy lejano, la tecnología flexible podría crear textiles 'inteligentes', que podrían tener aplicaciones revolucionarias y de largo alcance en una amplia variedad de sectores.

La vida moderna significa que constantemente se requieren nuevos productos ya que las necesidades humanas cambian constantemente. Sin embargo, también es importante reducir el consumo de material y el desperdicio. Sin embargo, este conflicto se puede resolver creando materiales adaptables que puedan cumplir múltiples funciones. En el caso de los textiles, la fabricación aditiva es una tecnología clave que se puede utilizar para lograrlo.

La electrónica flexible podría incluir pantalla táctil, panel solar y tecnología de visualización; en términos de textiles, la tecnología flexible podría resultar en placas de circuitos impresos de tela, sistemas de sensores textiles y superficies funcionalizadas.

Electrónica flexible

Cada vez más personas se están dando cuenta del potencial de la electrónica flexible. Se espera que el tamaño del mercado mundial de la electrónica impresa y flexible crezca enormemente, de 15.000 millones de euros en 2020 a un estimado de 50.000 millones de euros para 2030, con Europa como uno de los mercados de más rápido crecimiento. La tecnología electrónica flexible podría revolucionar sectores que incluyen la atención médica, la movilidad personal y la ingeniería civil, por nombrar solo tres.

Sin embargo, hay una serie de numerosos desafíos que están frenando el desarrollo de los textiles inteligentes. Por ejemplo, las baterías utilizadas deben cumplir con los requisitos de energía necesarios y ser flexibles, livianas y lavables. Los productos deben fabricarse de la manera más sostenible posible, con una vida útil maximizada y un desperdicio mínimo. También existen desafíos materiales; por ejemplo, las telas deben poder resistir las tensiones mecánicas del lavado y el planchado, así como el estiramiento y la abrasión, y ser adecuadas para la producción automatizada y estandarizada.

Concepto funcional del diseño textil 4D

El ITA Institut für Textiltechnik de la Universidad RWTH Aachen está creando una línea de producción de rollo a rollo para la fabricación escalable y flexible de textiles inteligentes, desarrollada en cooperación con Asys Systems GmbH. La línea de producción permite la fabricación en serie de textiles inteligentes mediante procesos de serigrafía y pick-and-place. Además, su diseño modular permite integrar futuros módulos de producción.

El objetivo es crear una microfábrica de última generación para la creación de prototipos y el diseño, además de ofrecer una fábrica de aprendizaje del futuro en la vida real. Para hacer esto, se están empleando una variedad de tecnologías, por ejemplo, serigrafía y pick-and-place más reconocimiento óptico e impresión de dispensadores con robots colaborativos.

Bienvenidos a la cuarta dimensión

Los textiles 'inteligentes' que se están desarrollando en la Universidad de Aquisgrán no son electrónicos, sino que pueden cambiar su forma, función y apariencia. Conocidos como textiles '4D', pueden adaptarse a los usuarios y al entorno a través de la compleja interacción entre materiales híbridos y mediante el uso de estímulos externos. Como resultado, permiten la libertad de diseño, son personalizables y reducen el consumo de material. Los posibles campos de aplicación son bienes de consumo, interiores de vehículos, fachadas textiles y tecnología médica.

Los textiles 4D se crean mediante la impresión 3D de materiales poliméricos en textiles pretensados. Al estampar sobre el tejido pretensado, se fija el estado estirado en los puntos de estampación. El sustrato textil puede almacenar mecánicamente la energía creada por el pretensado. Esta energía almacenada se puede utilizar para una transformación específica.

Línea de producción textil automatizada

Al liberar la energía almacenada, una estructura bidimensional se convierte en una estructura tridimensional con un comportamiento biestable. En este caso, los estados estables son dos formas tridimensionales diferentes de la estructura. El cambio entre los estados estables puede ser activado por estímulos externos como el calor, la electricidad o la humedad. Esto puede conducir a un cambio en la función.

Junto con Schneider Technologies, el ITA Institut für Textiltechnik de la Universidad RWTH Aachen está desarrollando actualmente la impresora de gran formato 4D-TexPrint 1.0. Esta impresora es una impresora textil especialmente diseñada para la impresión 3D sobre textiles pretensados con un área de impresión de 1m por 1m. La impresora está diseñada para alimentar el textil en rollos, eliminando la necesidad de cortar antes del proceso de impresión. Los resultados del proceso son estructuras 4D textiles programables de gran área, que permiten posibilidades ilimitadas de innovación, como las fachadas textiles mencionadas anteriormente.