Educación
Domingo 31 de Julio de 2016

El mundo digital se hace real en Oro Verde

La Facultad de Ingeniería es precursora en materializar objetos a partir de imágenes digitales. Bioingenieros ensayan con polímeros, la impresión de modelos para la salud, la producción e innovación pedagógica

La impresión 3D es una revolución que está transformando la sociedad, y en Oro Verde se están dando los pasos más innovadores en la región. La Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Entre Ríos (UNER) cuenta con un laboratorio que aporta experiencias y producciones para el avance de esta nueva tecnología.

Pese a su difusión, esta nueva técnica aún atraviesa la etapa de desconocimiento y de asombro por lo que genera, y más aún por su potencial. Recurrentemente, se da a conocer que se construyeron objetos de los más diversos tamaños: desde casas, partes del cuerpo humano, vestimenta, gabinetes o estructuras de productos de todo tipo. Ello ha generado cambios inéditos e innovadores en el campo de la arquitectura, la construcción, la ingeniería, la salud, la medicina, la educación, las empresas, la industria textil, la alimentación, por citar algunos.

De a poco, esos avances se van acercando a la vida cotidiana diaria.

Lo saliente de la impresión 3 D resulta ser que se puede lograr, a partir de un diseño digital, con precisión y similitud exacta, un objeto tridimensional.

Una impresora de esta tecnología permite construir estructuras o elementos, con una metodología que puede compararse a lo que hace un escultor, que toma un material, una piedra o madera, y le va quitando materiales. En este caso, la impresión en 3D, en lugar de imprimir tinta sobre un papel, imprime materiales plásticos que se van superponiendo en capas, unas arribas de otras.

De acuerdo con el mapa de Impresión 3 D que elabora y actualiza el Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI), en Entre Ríos, el Laboratorio de Prototipado Electrónico de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Entre Ríos (UNER) es el único actor que actúa como prestador de servicios en esta tecnología, en un relevamiento que incluye a 123 prestadores incluidos en el mapa de actores del país.

Su director, el bioingeniero Juan Manuel Reta, contó a UNO que la Facultad cuenta con una impresora de tecnología avanzada, y también con otras dos de fabricación nacional, para continuar y consolidar proyectos de investigación y desarrollos.

La impresión en 3D en Oro Verde comenzó en diciembre de 2014, y actualmente cumple funciones varias, tanto para la casa de altos estudios, como para la comunidad. Se desarrollan distintas líneas de acción como en la planificación de cirugías médicas, desarrollo de prototipos de gabinetes para distintos productos, o para experiencias pedagógicas.

Sobre las mesas de las distintas PC que utilizan los bioingenieros que integran el laboratorio, conviven unos y otros objetos impresos en 3D a partir de diseños digitales, como el molde de un maxilar, un hueso, una tuerca, un gabinete y hasta una imagen histórica egipcia –con textura– que fue solicitada por una profesora de Historia para que pueda apreciar sus formas un estudiante ciego.

"La impresión 3D es una tecnología de las que se denominan disruptivas, porque vienen a ocupar el lugar de otras tecnologías y las terminan desplazando por las características que tienen, generando cambios sustanciales y apreciables en varios ámbito de la vida social de los individuos", sostuvo el profesional. En cuanto a su potencial, sostuvo que aún no se divisan las fronteras, por lo que el potencial "es infinito", y si bien aún parece lejana para el común de la gente, sostuvo que cada vez es más accesible. "Así como una persona puede usar una red social, puede usar un software para manipular estos modelos, y hacerlos imprimir"; incluso aportó que hay una comunidad creciente en Internet, que comparte experiencias y saberes: "Hay gente que no tiene conocimientos de electrónica y ha armado impresoras de este tipo –aquellas con las tecnologías más sencillas– como hobbie. Hay muchas empresas que ofrecen el kit para armar. Entones la tecnología está llegando.


–¿Desde cuándo la facultad cuenta con la impresora 3D y cómo se gesta el proyecto de incorporación y uso de esta tecnología?
–Actualmente tenemos 3 impresoras. La Impresión 3D es una de las áreas del laboratorio de Prototipado Electrónico y 3D, otra parte muy importante es la de electrónica que cuenta con equipamiento único en la región. El área de impresión 3D comenzó con una impresora que se adquirió en el marco de un proyecto que comenzó a escribirse en 2012, para una línea de financiamiento del Ministerio de Ciencia y Tecnología de la Nación. El financiamiento se recibió a partir de 2013 y se concretó la instalación en diciembre de 2014. Allí se instaló el laboratorio casi completo, incluyendo la primera impresora profesional, de una tecnología de vanguardia, denominada Polyjet.


Posterior a eso se adquirió una impresora, de fabricación nacional, con otro proyecto. La tecnología de ésta última es, quizás las más difundida y se denomina FDM (Modelado por Deposición Fundida de sus singlas en inglés). El objetivo para el cual se adquirieron estos equipos es desarrollar experiencias con estas tecnologías, desarrollando aplicaciones, productos y servicios que las involucren.

Y hace pocos meses contamos con otra impresora en comodato, del tipo DLP (prestada por un graduado) con el fin de explorar este tipo tecnología. De esta forma estamos desarrollando experiencias con tres tipos de impresoras 3D diferentes.


–¿Cuál es la misión que tiene el laboratorio: investigar, producir, compartir experiencias, familiarizar a estudiantes y egresados con estas tecnologías, o todas estas cosas juntas?
–Es ser una unidad que dentro de la Facultad de Ingeniería, que permita desarrollar tecnología, a partir de investigación aplicada, para transferir y vincularse con el medio. Con respecto a las tecnologías con las que contamos en impresión 3D, apostamos a que esté al alcance de los proyectos de investigación que tenemos, de proyectos finales de alumnos, de iniciativas de la facultad con el medio, o internos –académicos–, para que vayamos todos adaptando esta tecnología. También en trabajos y desarrollos de aplicaciones de impresiones en 3D a empresas, al INTA o INTI. En ese marco participan graduados recientes, estudiantes a través de pasantías, proyectos finales, adscripciones y becas, hay proyectos externos, internos, y mechamos con docentes y alumnos.


–¿Cómo podrías describir o graficar qué es la impresión 3D?
–La impresión 3D es una tecnología de las que se denominan disruptivas, porque vienen a ocupar el lugar de otras tecnologías y las terminan desplazando por las características que tienen, generando cambios sustanciales y apreciables en varios ámbito de la vida social de los individuos. La impresión 3 D permite hacer fabricación de piezas, a partir del concepto de adicionar capas, técnicamente se la denomina manufactura aditiva. Es similar a lo que uno podría hacer si toma una pistola de silicona y va poniendo capa por capa, una arriba de la otra, y ahí va armando un sólido. La impresión 3D se hace a partir de la adición de material, para construir una pieza. ¿Cuál es su particularidad? Que esa adición de materiales se hace a partir de información que tenés en un modelo tridimensional, que tenés en la computadora. Tomás una figura modelada en un software de PC.


El corazón de todos los sistemas de impresión 3D es un sistema que permite posicionar material en un plano, y recorre ese plano con un sistema electrónico que se llama XY. Y luego, una vez que terminó de colocar material en ese plano, sube al piso que sigue y así repite la acción –si bien en algunos tipos de impresoras el piso desciende y se continúa colocando material sobre el modelo que se ha alejado del plano original–. Hay, por lo menos siete tecnologías diferentes de impresión 3D: la más difundida es la que se llama de modelado por deposición fundida (FDM de sus siglas en inglés). Esa técnica se basa en calentar un filamento de material, cuyo aspecto inicial es similar al de una tanza de pesca, pasa por una boquilla caliente donde es extraído, permitiendo que fluya y a partir de este estado se va "pintando" el plano, y sube –o baja el piso como antes se mencionó– y pinta arriba; y así repite la acción y va armando.


-En ese marco, ¿qué aplicaciones o desarrollos se están haciendo en el laboratorio?
-Una de las líneas que más nos interesa y más trabajamos con constancia en el tiempo, es una línea de impresión de modelos anatómicos para la planificación de cirugías. A partir de un estudio de imagen médica como una tomografía o resonancia, se identifican las partes anatómicas que les interesa al médico por alguna razón clínica o quirúrgica, se arma ese estudio a través de un software (trabajamos con software libre), separamos de todo el estudio a la parte anatómica que al médico le interesa, por ejemplo un fémur, o un disco intervertebrado. Hemos trabajado con un maxilar para una cirugía maxilofacial. Tomamos de todo el estudio esa parte anatómica, que es pasada a la impresora que genera un modelo 3D de cómo es el paciente a partir del estudio. Eso va al médico y el médico a partir del modelo, evalúa todas las vías de abordaje. Por ejemplo para una cirugía maxilofacial elaboramos un modelo anatómico de un maxilar inferior para un paciente, que tenía un tumor. Se lo entregamos a un cuerpo médico del Hospital universitario de la Universidad del Nordeste de Corrientes. Ellos con ese modelo evaluaron por dónde hacer los cortes, colocar la prótesis; entonces cuando van a la intervención, habiendo pasado con la experiencia de tener en la mano el modelo 3D, que les da una perspectiva más real de lo que tienen que hacer –a diferencia de una imagen en la PC– pueden reducir los tiempos de cirugía, los tiempos de anestesia y los riesgos de la intervención.


Y en las últimas semanas estuvimos reunidos con al gente del Centro de Medicina Nuclear de Oro Verde, para trabajar con imágenes que generan ellos en el resonador y tomógrafo que tienen, un equipo que es único en el país. Entonces la idea es aprovechar la potencialidad de ese equipo en cuanto a la calidad de las imágenes que se pueden obtener aprovechando funcionalidades específicas de la tecnología instalada. Es como que se armaría una cadena de servicios para el profesional de salud cuando se le presenta un caso difícil o complejo, puede tener una herramienta que antes no tenía.

Además trabajamos en una guía de cirugía, que es una pieza que usa el médico para colocar una prótesis en la parte anatómica correspondiente al paciente y tener identificados los sitios donde tiene que agujerar, cortar y devastar, como el traumatólogo, o el odontólogo también para colocar implantes dentales. Lo que se está evaluando incorporar es que a partir de la imagen anatómica, se pueda generar la pieza que se le entregaría al profesional a partir de sus especificaciones, para la intervención. Para poner una prótesis de cadera se podría utilizar una guía personalizada desarrollada localmente.


-Esas acciones se encaran en el ámbito de la cirugía. ¿Hay otros campos de desarrollos en el laboratorio?
–El laboratorio busca desarrollar tecnología local y regional y ofrecer tecnología a la gente de la región.


Y con los proyectos de productos, más electrónicos, se usa para hacer prototipos de gabinetes de equipos. Entonces para hacer productos médicos estamos trabajando con privados: uno de ellos requerirá una matricería posteriormente, para hacer un gabinete. Hacemos nosotros el diseño del producto incluyendo el gabinete, y parte de lo que se llama la maqueta inicial impresa.

Después hemos tenido proyectos de carácter interno de innovación pedagógica, con docentes de la cátedra de Matemáticas (Cálculo y Ecuaciones Diferenciales), que visualizaron el potencial de esta tecnología para materializar modelos de funciones matemáticas (superficies). Son piezas geométricas, que imprimimos a través de especificaciones de los docentes, y ellos producen prácticos para que los alumnos estudien con qué funciones matemáticas modelan se pueden modelar los cuerpos.


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Una tecnología sin fronteras

–Esta tecnología, y su uso, parece tener un potencial que todavía no logramos dimensionar por su magnitud.
–La impresión 3 D todavía no tiene divisadas las fronteras, hoy el potencial es infinito, pero tiene un límite como todo. Si bien hace mucho que está, sigue asombrando. El potencial más disruptivo que tiene es que permite con una tecnología sencilla como la FDM (Modelado por Deposición Fundida) que te comentaba, materializar a partir de modelos "dibujados o creados" en una computadora. Hoy por hoy, hay también un repertorio muy grande en Internet de modelos, y existen herramientas para manipularlos y modificar: son muy sencillos y los puede emplear un niño de Primaria o un adolescente de Secundaria, sin ser usuarios expertos en computación. Así como una persona puede usar una red social, puede usar un software para manipular estos modelos. No tal vez para diseñarlos, porque hay herramientas o diseños más complejos y específicos que pueden requerir otros conocimientos, pero para manipular modelos sencillos hay mucho software disponible. Es solo bajar e imprimir. Eso brinda toda posibilidad a una persona, poder imprimir en su casa o en un lugar donde esté la impresora que esté instalada, el modelo que requiere para resolver un problema particular o sencillamente hacer un práctico de la escuela o restituir una pieza que se rompió de tu casa y encontraste otra y querés hacer una misma. Hasta tener emprendimientos: hay gente que está haciendo con esta tecnología, cortantes de galletitas, adornos para vender, servicios de impresión muy variados. Con estas impresoras 3 D que se fabrican en el país y que son de tecnología más accesible. Está al alcance de un usuario doméstico; las otras profesionales como las que tenemos acá, no, que son para clientes o usuarios con necesidades especiales.


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Materiales para la impresión

Para la impresión en 3D hay un desarrollo de distintos polímeros, que son tipos de plásticos. El más conocido es el ABS; otro polímero difundido en el ámbito de la impresión 3D se denomina PLA. En tanto, la impresora más costosa que posee el laboratorio de la Facultad funciona con materiales poliméricos que desarrolla el mismo fabricante, que contempla una gran variedad de materiales: uno es similar a goma eva, con textura, otros son plásticos rígidos, otros que podés doblar, o tipos como acrílicos, entre otros.

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