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 gran 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 y el desperdicio de materiales. 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 paneles táctiles, paneles solares y tecnología de visualización; en términos de textiles, la tecnología flexible podría dar como resultado placas de circuito impreso de tela, sistemas de sensores textiles y superficies funcionalizadas.

Electrónica flexible

Cada vez más personas son conscientes del potencial de la electrónica flexible. Se espera que el tamaño del mercado mundial de productos electrónicos impresos y flexibles crezca enormemente, de 15.000 millones de euros en 2020 a unos 50.000 millones de euros estimados en 2030, siendo Europa uno de los mercados de más rápido crecimiento. La tecnología electrónica flexible podría revolucionar sectores como la atención sanitaria, la movilidad personal y la ingeniería civil, por nombrar sólo tres.

Sin embargo, existen numerosos desafíos que están frenando el desarrollo de textiles inteligentes. Por ejemplo, las baterías utilizadas deben cumplir los requisitos energéticos necesarios y ser flexibles, ligeras y lavables. Los productos deben fabricarse lo más sostenibles posible, maximizando su vida útil y generando un desperdicio mínimo. También existen desafíos materiales: por ejemplo, los tejidos deben poder resistir las tensiones mecánicas del lavado y el planchado, así como el estiramiento y la abrasión, y ser adecuados para una producción estandarizada y automatizada.

Concepto funcional de diseño textil 4D.

El ITA Institut für Textiltechnik de la Universidad RWTH Aachen está creando una línea de producción 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 serigrafía y procesos de recogida y colocación. 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 ello, se están empleando diversas 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 mediante la compleja interacción entre materiales híbridos y mediante el uso de estímulos externos. Como resultado, permiten 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 sobre textiles pretensados. Al imprimir sobre el tejido pretensado, el estado estirado se fija en los puntos de impresión. 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 comportamiento biestable. En este caso, los estados estables son dos formas tridimensionales diferentes de la estructura. El cambio entre los estados estables puede activarse mediante estímulos externos como el calor, la electricidad o la humedad. Esto puede provocar un cambio de función.

Actualmente, el ITA Institut für Textiltechnik de la Universidad RWTH de Aquisgrán está desarrollando junto con Schneider Technologies 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. El resultado del proceso son estructuras textiles 4D programables de gran superficie, que permiten posibilidades ilimitadas de innovación, como las fachadas textiles mencionadas anteriormente.