La medicina del futuro 

La integración de los sistemas CAD-CAM-CAE (Diseño, Manufactura e Ingeniería Asistidos por Computadora) se ha dado en la industria desde la década de 1980, en especial y en sus orígenes en las grandes empresas aeronáuticas y automotrices. Con el paso del tiempo y el desarrollo de las tecnologías asociadas a estos procesos, esta integración se ha dado en todas las ramas y escalas de la industria manufacturera. Las ventajas competitivas que representa su utilización, sobre todo en la etapa de desarrollo de nuevos productos, es notable, y su acceso ha permitido procesos mucho más rápidos, económicos y seguros.

En particular las técnicas de RP (Rapid Prototyping) se han divulgado hasta niveles hogareños en lo que conocemos como impresión 3D y que es un claro paso adelante en la fabricación digital. El cambio de ciertos procesos de fabricación convencional o “sustractiva” por arranque de viruta (perforado, torneado, fresado, etc.) hacia procesos de manufactura digital o “aditiva” es un claro pilar de lo que se conoce como industria 4.0 o cuarta revolución industrial. Un nuevo paradigma de la gestión industrial en donde entre cimientos como la robótica colaborativa, soluciones ciberfísicas, la realidad virtual o aumentada, el BigData y el acceso a la nube (más los elementos antes mencionados) están permitiendo un nuevo modo de concebir a la industria contemporánea. Mucho más ágil respecto de los cambios, descentralizada e innovadora.

De los muchos procesos de fabricación aditiva que se han desarrollado en las últimas décadas; (en 1986 el ingeniero físico estadounidense Chuck Hull patentó el primer método y equipo para realizar objetos sólidos mediante impresión sucesiva de finas capas de un material que se endurece por polimerización mediante la exposición a luz ultravioleta, la estereolitografía SLA); la “impresión 3D” más popularizada ha sido el proceso conocido como FDM (Modelado por Deposición Fundida y últimamente la tecnología conocida como MSLA (Masked Stereolithography). En el primer caso un filamento plástico es fundido en un cabezal térmico y depositado sobre una cama de impresión, en el segundo una resina sintética es endurecida por luz ultravioleta dentro de una batea de impresión, y en ambos casos un software específico controla a la “impresora” que va depositando capa por capa (de 3 décimas de milímetro a 50 micrones) para ir conformando cualquier tipo pieza.

Entre los múltiples campos de aplicación en donde estas tecnologías han hecho un gran aporte, más allá del diseño industrial, la salud humana aparece como uno de los más interesantes. Aunque parezca ciencia ficción se está trabajando desde la “impresión” de órganos con materiales biológicos, aplicaciones protésicas y de implantes, y modelos de estudio para que equipos de médicos ensayen cirugías complejas antes de intervenir en el paciente.

En estos casos, y ya que cada individuo es morfológicamente diferente, la tecnología de fabricación aditiva se complementa con el escaneo 3D y la realidad aumentada. En la actualidad se utilizan métodos de impresión 3D de partes del cuerpo humano (o animal) utilizando imágenes de tomografía computarizada u otro proceso de escaneo, lo que permite realizar réplicas de secciones corporales. Estos modelos, reales y tangibles, que conservan las proporciones, las relaciones topográficas, la morfología y hasta el color, sin peligro de descomposición ni contaminación representan grandes herramientas en la docencia de la medicina y también como elementos de entrenamiento para equipos de cirugía, sobre todo las complejas y las de implantología.

Paralelamente, en la última década se han ido desarrollando distintos materiales biocompatibles para las distintas tecnologías de impresión arriba mencionadas, los mismos han sido aprobados por los correspondientes organismos de control y además se han hecho cada vez más accesibles respecto de su precio. Todo esto ha promovido otros tantos usos dentro del campo de la salud como ser la odontología. Aquí nuevamente la velocidad y valor económico en el proceso de desarrollo de una solución es muy importante y la impresión 3D se ha convertido en una técnica muy aplicada. Los mecánicos dentales pueden tener un modelo de una dentadura en pocas horas y trabajar sobre ella para ajustar implantes o fabricar placas de descanso sin someter al paciente a molestas maniobras sobre su boca. Gran parte de los profesionales de este sector se están especializando en las técnicas de escaneo e impresión 3D.

Otro ejemplo ligado a la salud, y solucionado gracias a la impresión 3D fue la fabricación descentralizada de las máscaras faciales que protegían a los profesionales de la salud en las primeras semanas de la pandemia del coronavirus. Dada la explosión de contagios, la demanda de estas protecciones en el mundo se elevó a una velocidad que la industria convencional no pudo responder. Aquí nuevamente la fabricación aditiva y descentralizada, junto con el poder de la nube, dieron respuesta a través del aporte de miles de “Makers” que alrededor del mundo compartieron archivos y se pusieron a fabricar y distribuir dichas máscaras en un tiempo récord. En un par de meses la industria convencional desarrolló la matricería y se hizo cargo de la oferta masiva, pero en un primer momento de crisis este nuevo paradigma dio claras señales de su potencialidad.

Para la misma época, en nuestro Taller de Prototipos de Diseño Industrial de la Facultad de Arquitectura y Diseño de Urbanismo de la UBA, se diseñó y fabricó una preserie de veinte “bifurcadores” de respiradores artificiales. El proyecto ACRA desarrollado por ingenieros y médicos de nuestra universidad, tomó forma y fue fabricado con apoyo de la impresión 3D. Parte de la matricería para termoformado, piezas mecánicas y válvulas antirretorno fueron fabricadas digitalmente en tiempo récord. El dispositivo permitiría conectar a dos pacientes, en lugar de uno, a un respirador artificial si el sistema de salud colapsaba. Nuevamente, además de la aceleración en el proceso de desarrollo, la impresión 3D permitió fabricar, por ejemplo, válvulas aéreas cuya distribución también había colapsado mundialmente.