Un nuevo estudio ha demostrado que las vibraciones de alta frecuencia pueden hacer que los ladrillos se autoensamblen formando un objeto tridimensional más grande, un hallazgo que algún día podría contribuir a eliminar la necesidad de las cadenas de montaje en las fábricas.
Los resultados, publicados hoy en la revista Scientific Reports, marcan un avance clave en el autoensamblaje programable, que hasta ahora se consideraba posible únicamente con objetos unidimensionales o bidimensionales.
El equipo de investigación, dirigido por el Dr. Ido Bachelet, del Instituto de Nanotecnología y Materiales Avanzados de la Universidad Bar-Ilan, en Israel, utilizó un algoritmo de la Computational Geometry Algorithm Library (CGAL) como parte de un diseño que permitió que 18 ladrillos tetraédricos se autoensamblaran formando un cilindro tridimensional más grande.
Este vídeo muestra los bloques en el proceso de ensamblaje. Crédito: Adar Hacohen
Ensamblaje del objeto completo. Crédito: Adar Hacohen
«Las reglas de ensamblaje se codifican mediante señales topográficas impresas en las caras de los ladrillos, mientras que la atracción entre ellos la proporcionan imanes incrustados», afirmaron los investigadores en su artículo. «Los ladrillos pueden entonces mezclarse en un recipiente y agitarse, lo que da lugar a objetos correctamente ensamblados, con altos rendimientos y cero errores.
Los diseños mejorados inspirados en nuestro sistema podrían permitir la implementación exitosa del autoensamblaje a macroescala, lo que facilitaría la fabricación rápida y bajo demanda de objetos sin necesidad de cadenas de montaje.»
Autoensamblaje natural
La capacidad de la vida para autoensamblarse sigue desconcertando a los científicos: las proteínas, los virus, las células vivas y los organismos multicelulares son ejemplos de sistemas en los que las partes se unen entre sí mediante atracción para formar una estructura o un patrón.
Hamza Bendemra, ingeniero de investigación de la Universidad Nacional de Australia, que no participó en el estudio, afirmó que la investigación sobre ensamblajes impresos en 3D es notable.
«El algoritmo se inspiró en el ensamblaje molecular del ADN», dijo. Sin embargo, añadió que se necesita más investigación para abordar los desafíos de tiempo, espacio y seguridad, a fin de que el modelo sea más eficiente a la hora de formar conjuntos y mantenerlos unidos.
«En el estudio, un ensamblaje de dos ladrillos tardó menos de un minuto en autoensamblarse. Sin embargo, un ensamblaje de 18 piezas requirió más de dos horas para lograr la misma hazaña.»
«Los componentes están sometidos a fuertes vibraciones y chocan una y otra vez hasta encajar en la combinación correcta. Sería un reto implementar un método de este tipo con materiales de baja resistencia y escasa tolerancia a los impactos sin causar daños.»
¿El futuro de la construcción?
Bernard Meade, responsable de Servicios de Computación para la Investigación de la Universidad de Melbourne, afirmó que, si bien la investigación inicial se limita a construir objetos pequeños, las futuras demostraciones que combinen otras técnicas, como la electrónica incrustada, podrían hacer viable la construcción rápida de dispositivos más grandes.
«Por ejemplo, encargar un smartphone con componentes específicos, ensamblado automáticamente y retractilado con un recubrimiento protector, podría tardar solo unos minutos y ya no requerir que miles de teléfonos se fabriquen previamente. Quizá en el futuro sea posible una producción a escala de mobiliario; imaginemos un flatpack de IKEA, pero creo que sería difícil llegar a algo del tamaño de una casa.»
El siguiente paso para desarrollar este estudio en las industrias de la construcción y la manufactura consiste en utilizar tanto fuerzas magnéticas como adhesivos para garantizar que el ensamblaje se mantenga en su lugar.
Bendemra coincidió y afirmó que «los investigadores hicieron un excelente trabajo al añadir señales topográficas para garantizar que solo una combinación única provoque el encaje de las piezas. Sus imágenes muestran claramente que las piezas que chocan en una formación no deseada se separan hasta encajar según lo previsto.»
«La cantidad de piezas que intervienen en el ensamblaje y la naturaleza de los materiales utilizados (incluido el imán) en ensamblajes más complejos podrían limitar el uso de este método.»
Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autor: Eliza Berlage es editora de The Conversation.
Imagen: Empleados conducen carretillas elevadoras en un almacén de la fábrica de IDS Borjomi Georgia, en la localidad de Borjomi. REUTERS/David Mdzinarishvili.
