Impresión Digital:
Innovaciones en máquinas y tintas
La evolución de la impresión digital está impulsada por innovaciones en tecnologías de máquinas y tintas que permiten diversas funcionalidades. En particular, se están realizando desarrollos en las áreas de textiles, tecnología de sensores portátiles e impresión 3D y 4D, con aplicaciones en muchas áreas, incluida la salud y la actividad física.
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Estampación Digital Textil
Según Kerry King de Spoonflower, empresa de Estampación Digital textil, presidente de la Asociación Estadounidense de Químicos y Coloristas Textiles (AATCC), “La principal ventaja de la impresión digital es que ofrece un enfoque más flexible para la estampación de tejidos en comparación con los procesos analógicos. El desarrollo de diseños para serigrafía y la creación de pantallas son costosos en términos de tiempo y dinero, mientras que la estampación digital ofrece infinitas posibilidades de diseño”. “Ha habido una inversión considerable en el desarrollo de tecnología de pigmentos, difíciles de formular, asociados con los cabezales de estampación que pueden soportar mejor este tipo de química”, añade King. De hecho, el mercado de la estampación digital textil tuvo un valor de US $ 1,76 mil millones en 2018, y se espera que aumente a US $ 2,31 mil millones para 2023 a una tasa de crecimiento anual compuesta del 5,59%. Hay muchas opciones de tintas para la estampación digital de textiles, que incluyen colorantes ácidos, reactivos, dispersos por sublimación y pigmentos. La estampación digital basada en pigmentos ha experimentado un resurgimiento en popularidad debido a su simplicidad y eficiencia. El pigmento solo requiere calor para fijar los colores en los tejidos y se puede aplicar en casi todos los tipos de fibras, incluidos algodón, seda, nailon, lana y poliéster. Con las últimas tecnologías, los tejidos pigmentados son bastante sólidos y ofrecen colores brillantes para todas las necesidades textiles. Las tintas a base de pigmentos también son más amigables con el medio ambiente al estar preparadas en medio acuoso. Dado que hay menos pasos y recursos involucrados en la estampación con pigmentos que la mayoría de los otros métodos de estampación, esta técnica se considera uno de los métodos de impresión digital más eficientes. “Algunos de los avances más interesantes en la impresión textil se relacionan con el desarrollo de cabezales de impresión que han permitido aumentos en la velocidad, como la introducción de tecnologías de una sola pasada”, dice King. La estampación en una sola pasada es una nueva técnica en la que se colocan varios cabezales a lo ancho de un tejido, en lugar de tener solo unos pocos cabezales moviéndose de izquierda a derecha a lo largo de la tela. La estampación de una sola pasada es más rápida y produce artículos de mayor calidad. En la Asociación Internacional de Maquinaria Textil (ITMA) 2019, Zimmer Austria Inc. presentó la Colaris 96-3400, una impresora de inyección de tinta digital de 3,4 metros de ancho que puede equiparse con hasta 96 cabezales de impresión con una capacidad de más de 1000 metros cuadrados por hora. Aparte de la capacidad de estampación con pigmentos se incluye un sistema de secado en línea ecológico que emplea una tecnología infrarroja única y succión al vacío.
Textiles Inteligentes
Los textiles funcionales ultra inteligentes adaptan automáticamente sus características y comportamiento a los cambios del entorno. Estos tejidos inteligentes suelen crearse por motivos de estética y comodidad, o para apoyar actividades específicas en áreas como la salud y el deporte. Los consumidores exigen cada vez más productos electrónicos que no solo estén incorporados en la tela, sino que puedan además sobrevivir a la exposición y estirarse y volver a su tamaño original. Los desafíos en el desarrollo de textiles inteligentes a menudo giran alrededor del aumento de la durabilidad de los circuitos de la tela en respuesta al estrés mecánico, como el uso y el lavado. El desarrollo de tintas conductoras ha hecho posible imprimir directamente en textiles y crear fibras conductoras de electricidad. Otras innovaciones incluyen materiales con funciones eléctricas como generación de energía, piezorresistencia y uso como transistores o capacitores. Se utilizan dos tecnologías de estampación principales para colocar tintas conductoras sobre la tela. En la serigrafía, la tinta pasa a través de una pantalla de malla fina hasta la tela. El segundo método es la tecnología de impresión por transferencia, que es ampliamente usado en la estampación textil para combatir el problema de la inestabilidad de la tela. En la estampación por transferencia, se coloca una capa de tinta sobre un sustrato temporal, después de lo cual se usa otro proceso para transferir la tinta de la capa del sustrato temporal sobre la tela. La capa de tinta está formada por una tinta conductora a base de plata intercalada entre dos capas de tinta externas a base de agua. Estas capas externas brindan protección y aislamiento, lo que hace que los componentes eléctricos sean lo suficientemente estables como para resistir la humedad, el estiramiento constante, el estrés mecánico y múltiples ciclos de lavado. La “Intexar” de DuPont es una tinta y film electrónica que transforma las telas en dispositivos portátiles ultrainteligentes, detectando y transmitiendo datos a través de una variedad de funciones y aplicaciones. La tinta viene en dos formas: la Intexar PE671 es una pasta conductora de carbono estirable, mientras que la Intexar PE873 es una pasta conductora de plata estirable. Una aplicación de terceros captura y monitorea los datos de los sensores, mientras que los films integrados en el tejido protegen la tecnología del agua y otras exposiciones. El uso de la tecnología de tinta Intexar atraviesa la atención médica, el fitness y el control del clima. Una de las aplicaciones más innovadoras de la tecnología es una banda abdominal que una mujer embarazada puede usar para controlar a su feto. La aplicación de tinta conductora a los textiles no es la única opción para los textiles inteligentes. La tecnología Jacquard de Google implica el uso de hilado conductor para tejer una prenda completa. La chaqueta Levi’s Commuter Trucker con jacquard contiene paneles sensibles al tacto en las mangas, lo que permite al usuario controlar la música y la navegación con Google Maps, manejar llamadas y mensajes, y verificar el clima o el diario: las señales inalámbricas se envían desde el hilado a una etiqueta inteligente recargable que se puede quitar antes de lavar la chaqueta.
Bioimpresión 3D
Las innovaciones en impresión digital no se limitan a la industria textil, sino que tienen aplicaciones de gran alcance. En el campo de la ingeniería de tejidos, los estudios de enfermedades y la detección de drogas, la bioimpresión 3D está ganando atención rápidamente y se espera que alivie la escasez de órganos. La bioimpresión 3D implica depositar varios tipos de células, biomoléculas y biomateriales (también conocidos como bioenlaces) capa por capa con una distribución espacial precisa: las células madre o células madre pluripotentes inducidas de los pacientes suelen ser los bioenlaces más eficaces, mientras que los colágenos, elastinas y las lamininas sirven como “andamiaje” que interactúan con las células para producir un órgano que funciona plenamente. Una ventaja importante que tienen los tejidos bioimpresos sobre los métodos convencionales de ingeniería de tejidos es que los órganos se pueden construir utilizando configuraciones muy similares a las de los órganos humanos reales. Las bioimpresoras a menudo se guían por un diseño asistido por computadora (CAD) en 3D, tomado de escaneos del receptor.
Hay tres categorías principales de bioimpresión:
Bioimpresión basada en extrusión (EBB): los hidrogeles o bioenlaces se extruyen capa por capa para formar tejidos 3D. Si bien el EBB permite un mayor control sobre la velocidad de impresión, la fuerza de extrusión puede causar daño celular, reduciendo la viabilidad de la célula.
Bioimpresión basada en inyección de tinta (IBB): técnica sin contacto en la que los hidrogeles cargados de células se dispensan mediante procesos térmicos, microválvulas o piezoeléctricos. La bioimpresión basada en inyección de tinta sigue los mismos principios utilizados por las impresoras de inyección de tinta de escritorio típicas. El IBB suele ser más compatible con los componentes biológicos y es más rentable que otras formas de bioimpresión. Sin embargo, requiere bioenlaces líquidos para evitar la obstrucción de la boquilla.
Bioimpresión basada en láser (LBB): también conocida como escritura directa con láser, es una técnica que transfiere material de una cinta de impresión a un sustrato receptor utilizando un láser de luz pulsada. LBB no tiene boquillas y se puede usar con un bioenlace viscoso para crear tejidos de alta precisión. Sin embargo, las células pueden verse afectadas por el calor del láser.
Impresión y simulación de textiles 3D
Julia Daviy es una de las pocas casas de moda que crea diferentes tipos de prendas utilizando técnicas de impresión 3D. La impresión 3D es bastante funcional y sostenible, y produce tejidos inteligentes sin desperdicio que muestran un compromiso con el respeto al medio ambiente. El auge de la impresión 3D y 4D se debe en parte al deseo de reducir los costos de la industria. En la práctica actual, los diseñadores de moda crean un producto y deben producir prototipos y muestras costosas antes de que el producto finalmente se produzca en masa. La simulación 3D puede reducir gran parte de este proceso. Al crear un escaneo 3D del cuerpo, realizar pruebas en línea usando un avatar y luego imprimiendo en 3D el atuendo, las colecciones se pueden crear de manera rápida y económica mientras se siguen las tendencias de la moda en constante cambio. De hecho, los expertos predicen que en el futuro se utilizarán escáneres corporales móviles en los centros comerciales para crear avatares individuales para accesorios virtuales. Los fabricantes también están explorando la producción automatizada basada en la impresión 3D. Adidas ha comenzado la producción en serie de calzado deportivo impreso en 3D en su Ansbach “Speedfactory”, mientras que Amazon está contemplando el concepto de impresoras 3D móviles que imprimirán el producto de camino al cliente.
Impresión 4D
Inmediatamente después de la revolución de la impresión 3D viene la impresión 4D. Según Christopher Pastore, profesor de Estudios Transdisciplinarios en la Universidad Thomas Jefferson y director del Laboratorio de Textiles y Composites Avanzados de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NCSU), “la impresión 4D se refiere a materiales creados con tecnologías de impresión 3D que también tienen la capacidad de cambiar de alguna manera con el tiempo en respuesta a un estímulo externo”. La moda diseñada con impresión 4D se integraría con la capacidad de cambiar la forma y la apariencia, no solo por estética, sino también para proteger al usuario. En el Instituto Wyss de la Universidad de Harvard, los investigadores están trabajando en la impresión biomimética 4D utilizando un hidrogel especial que contiene fibras de celulosa que se transforman en una forma apropiada al entrar en contacto con un líquido. Jennifer Lewis, profesora Wyss de ingeniería de inspiración biológica en la Universidad de Harvard, está trabajando en cuatro tintas a base de silicona, cada una con una composición diferente. Según Lewis, estas tintas son mucho más robustas mecánicamente que la tinta de hidrogel original. Además, debido a su gran variación (1000 veces) en la expansión térmica, se pueden combinar para crear redes heterogéneas de múltiples materiales que responden a los cambios de temperatura.
Los desafíos y las promesas de la impresión digital
Debido a las innovaciones en la impresión digital, se están creando más textiles con funcionalidades integradas incorporadas dentro de las fibras. Los tejidos y sus componentes se pueden confeccionar a medida para diferentes propósitos, dependiendo de las necesidades de los usuarios. Sin embargo, existen limitaciones asociadas con algunas de estas innovaciones. Las tecnologías de impresión de una sola pasada son a menudo más caras que los tipos de impresoras existentes y son propensas a obstruir los inyectores. La optimización de la cadena de suministro de impresión para la tecnología de una sola pasada es necesaria para la reducción de energía, agua y precios. Los materiales limitados disponibles para la impresión 3D han obstaculizado el uso generalizado de la tecnología. Además, la impresión de telas 4D todavía es experimental y se necesita más tiempo para perfeccionar la práctica y reducir los costos. Como señala Pastore, “los materiales no se han desarrollado lo suficientemente bien como para confirmar la confiabilidad y las propiedades de fatiga. Hasta que se lleve a cabo la investigación para determinar las propiedades a largo plazo, así como el costo real a gran escala, estas son solo ideas que se ven geniales, pero no productos reales. Con investigación e innovación continuas, los problemas con la impresión digital se pueden resolver para adaptarlos a todo el mundo. Los textiles inteligentes, la bioimpresión y los textiles 4D son solo algunas de las tecnologías de impresión digital que tienen trascendencia en el mundo real no solo en términos de protección y control del clima, sino también en las áreas de fitness y salud.
Originalmente publicado en Revista AATCC, Vol. 20, N°5 , septiembre/Octubre 2020. Reproducido con autorización de la AATCC Review. www.aatcc.org. Copyright holder
