La misión esencial del laboratorio es realizar investigación y desarrollo tecnológico en temas de manufactura aditiva, digitalización 3D y tomografía computarizada

La Universidad Nacional Autónoma de México (Unam) innova en la rama de la manufactura aditiva a través de la creación del Laboratorio Nacional de Manufactura Aditiva, Digitalización 3D y Tomografía Computarizada (Madit). Este espacio de innovación se localiza en el Instituto de Ciencias Aplicadas y Tecnología (ICAT) —antes conocido como el Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET)— y cuenta con el apoyo de instituciones como el Hospital General de México, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), la Universidad Autónoma de Yucatán y el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM).

Bajo la coordinación del doctor Leopoldo Ruiz Huerta, responsable de este proyecto, y con la ayuda de otros especialistas en micromecánica y mecatrónica como el doctor Alberto Caballero Ruiz, que han estado en dicho proyecto desde sus inicios, dedican el trabajo del laboratorio mayoritariamente a la aplicación médica pero sin descartar otros rubros en los que esta tecnología puede ser utilizada.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, Leopoldo Ruiz explicó la importancia de este laboratorio nacional en el impulso de la manufactura aditiva en México.

Fue a partir de 2014 que el laboratorio pasa a ser de carácter nacional debido a un esfuerzo conjunto del Conacyt y la misma Unam, ambas instituciones aportaron los recursos necesarios para adquirir la infraestructura necesaria que potenciara su capacidad de operación.

La misión esencial del laboratorio es realizar investigación y desarrollo tecnológico en temas de manufactura aditiva, digitalización 3D y tomografía computarizada, con la finalidad de aportar a problemas específicos del país soluciones tanto académicas como industriales, además de formar recursos humanos altamente especializados y con la capacidad de ofertar servicios tecnológicos en cada ámbito del laboratorio.

El laboratorio brinda sus servicios a emprendedores que buscan materializar sus diseños, a pequeños empresarios que necesitan la producción de pocas piezas, a compañías interesadas en optimizar sus procesos de manufactura, así como a estudiantes e investigadores de distintas dependencias dentro y fuera de la Unam.

El proceso de manufactura convencional consiste en degradar la materia prima hasta revelar la forma del objeto que se fabrica y la manufactura aditiva permite a los consumidores y profesionales por igual la capacidad de crear, personalizar los productos y redefinir la tecnología de producción actual.

Este laboratorio nacional cuenta además con líneas de investigación propias que incluyen la manufactura de moldes para implantes, el desarrollo de materiales con propiedades específicas y el diseño de métodos para el mejoramiento de propiedades mecánicas y superficiales de las piezas fabricadas.

Sin embargo, esta técnica no es totalmente reciente ya que los primeros equipos y materiales empleados para la fabricación aditiva fueron creados en el Instituto de Investigación Industrial de Nagoya en Japón en la década de 1980.

Para el año 1984 se obtiene la patente del primer proceso de fabricación aditiva conocida como estereolitografía, fabricación óptica o fotosolidificación, el cual se enfoca principalmente en el diseño y fabricación de modelos, prototipos, patrones o piezas definitivas que se basan en el proceso de prototipado rápido.

“Así comenzamos a investigar en esta nueva tendencia de la producción que es relativa, pero realmente no empieza la explotación comercial o la generación de empresas orientadas hacia la manufactura aditiva hasta mediados de 1990”, comentó.

El Madit posee máquinas de manufactura aditiva que utilizan diversos materiales como termoplásticos, resinas, ceras para procesos de fundición, diversos metales y algunos biomateriales, lo que se traduce en un abanico amplio de aplicaciones.

Además tiene equipos de digitalización tridimensional, tomografía computarizada y cromatografía de gases orientada a polímeros con los que se complementan las capacidades de este laboratorio.

Los equipos que utilizan dicha técnica usan boquillas de diferentes diámetros que depositan capas de hilo termoplástico. Este material se deforma con el calor, se endurece al enfriarse y adquiere gran resistencia mecánica.

“Se llaman implantes craneomaxilofaciales y nosotros lo que hacemos con ellos es el proceso de manufactura, utilizando las técnicas de manufactura aditiva para alcanzar a transferirlo, y además la transferencia se va a una empresa mexicana ubicada en Guadalajara”.

Además han trabajado también con implantes dentales, el desarrollo de andamios celulares en el caso de los biomateriales y también han contribuido en el desarrollo de huesos y espaciadores.

Las capacidades tecnológicas de este laboratorio, así como su personal, dependencias e instituciones asociadas, les permiten ofrecer soluciones particularmente con aplicaciones en el área mecánica, médica, veterinaria, en el área de conservación, y también permite la facilidad de reproducir piezas mediante técnicas de manufactura aditiva de elementos que así lo requieran, o bien realizar pruebas no destructivas mediante tomografía computarizada.

“El laboratorio nacional no inventó los implantes, no patentó ni somos los primeros en colocar un implante, ni siquiera manipulamos o descubrimos un material, lo único que hicimos fue tomar información directamente de la tomografía del paciente, diseñar cómo debería ser ese implante, con un nivel de exactitud excelente, pero siendo capaces de generar las herramientas suficientes para que se desarrolle el implante con un nivel de exactitud mayor y significativamente en menor tiempo”.

En el tema de manufactura aditiva, las solicitudes de servicio inician con la aplicación de un cuestionario que provee la información del uso que se le dará a determinada pieza y así posibilitar la sugerencia o definición de la tecnología apropiada.

Posteriormente se procesa al diseño computacional, ya sea que haya sido realizado por el usuario o en el laboratorio. En el caso de solicitudes de réplica, el diseño se obtiene al integrar imágenes por medio de la digitalización 3D o por medio de la tomografía computacional. Finalmente, y una vez aprobado, se da paso a la fabricación de la pieza definitiva.

El Madit está a la vanguardia con procesos de manufactura de clase mundial, su trabajo repercute favorablemente en el sector industrial y la sociedad se beneficia al recibir sus productos.

Los proyectos de investigación generados en el laboratorio coadyuvan en la formación de estudiantes de licenciatura y posgrado interesados en estas tecnologías y los pacientes con lesiones de hueso reciben en breve implantes personalizados.

De acuerdo con Leopoldo Ruiz, el futuro del laboratorio es prometedor, pues ha crecido de manera fuerte de tal modo que se esperan muchos retos como el autosostenimiento financiero del laboratorio, por mencionar un ejemplo.

“Nos interesa aumentar la formación de recursos humanos, también queremos multiplicar colaboraciones y tener más proyectos con la industria y creo que una de las claves para eso es el fortalecimiento del concepto de laboratorio nacional”.

Como parte de las actividades del laboratorio, se encuentra una reunión anual de manufactura aditiva que busca demostrar el liderazgo del laboratorio, las colaboraciones que tiene y su importancia y cercanía con la industria.

Están interesados en ser uno de los proyectos más ambiciosos en términos de manufactura aditiva relacionados particularmente con la colaboración entre instituciones para contribuir al diseño y construcción del mundo de hoy y del mañana.