Los ingenieros de la Universidad de California en Berkeley, en colaboración con colegas de la Universidad Nacional Chiao Tung de Taiwán, están ampliando la ya impresionante tecnología de impresión 3D para incluir componentes eléctricos, tales como resistencias, inductores, condensadores y sistemas de sensores eléctricos inalámbricos integrados. Han puesto la nueva tecnología a prueba mediante la impresión de un "tope inteligente" inalámbrico para un cartón de leche que detectó signos de deterioro mediante sensores embebidos.
Los grandes avances en los últimos 10 años han permitido la creación de una amplia gama de productos impresos con 3D, incluyendo prótesis, implantes médicos, juguetes, piezas de vehículos, materiales de construcción e incluso alimentos. Lo que había estado desaparecido del repertorio hasta ahora era la capacidad de producir los componentes electrónicos sensibles.
"Nuestro trabajo describe la primera demostración de la impresión 3D para trabajar componentes eléctricos básicos, así como un sensor inalámbrico de trabajo. Un día, la gente simplemente puede descargar archivos 3D de impresión desde Internet con formas y colores personalizados e imprimir dispositivos útiles en el hogar." Aseguró el autor principal Liwei Lin, profesor de ingeniería mecánica y co-director del sensor y actuador Berkeley Center.
Los polímeros son materiales atractivos en el mundo de la impresión en 3D porque su flexibilidad les permite formarse en una variedad de formas. Sin embargo, dichos materiales son malos conductores de la electricidad y por lo tanto malos candidatos para dispositivos electrónicos. Para evitar esto, los investigadores construyeron un sistema que utiliza polímeros y cera. La forma y el diseño del metal determinan la función de los diferentes componentes eléctricos. Por ejemplo, alambres delgados actuaron como resistencias, y placas planas se hicieron en condensadores.
Pero la pregunta seguía siendo: ¿Las piezas de metal hacen realmente algo útil?
Para responder a esto, los investigadores integraron los componentes electrónicos en una tapa de cartón de leche de plástico para monitorear signos de deterioro. El "cap inteligente" fue equipado con un condensador y un inductor para formar un circuito resonante. El circuito puede detectar los cambios en las señales eléctricas que acompañan aumento de los niveles de bacterias. Los investigadores monitorearon periódicamente los cambios con una sonda de radiofrecuencia inalámbrica al inicio del experimento y cada 12 horas a partir de entonces, hasta 36 horas. La propiedad de la leche cambia gradualmente a medida que se degrada, lo que lleva a las variaciones en sus características eléctricas.
Se detectaron esos cambios de forma inalámbrica utilizando la tapa inteligente, que encontró que la frecuencia de vibración de pico de la leche a temperatura ambiente se redujo en un 4,3 por ciento después de 36 horas. En comparación, un cartón de leche mantuvo en refrigeración a 39.2 grados Fahrenheit vio un cambio relativamente menor 0,12 por ciento en la frecuencia en el mismo período de tiempo.
"Esta tecnología 3D-impresión eventualmente podría hacer circuitos electrónicos lo suficientemente baratas para ser añadido a los envases para proporcionar alertas de seguridad alimentaria de los consumidores. Se podría imaginar un escenario en el que usted puede utilizar su teléfono móvil para comprobar la frescura de los alimentos, mientras que todavía están en los estantes de las tiendas." Afirmó Lin.
Lin dijo que su laboratorio está trabajando en el desarrollo de esta tecnología para aplicaciones de salud, como los dispositivos implantables con transductores incrustados que pueden monitorear la presión sanguínea, tensión muscular y las concentraciones de drogas.
