Por Canuto  

Ingenieros del MIT crearon los bifur-circuits, bloques impresos en 3D que pueden adoptar múltiples formas y conservar sus conexiones eléctricas. La tecnología permitió construir una silla que se transforma en mesa, además de prototipos para robótica, rehabilitación y antenas reconfigurables.
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  • Los bifur-circuits combinan metamateriales auxéticos, bifurcación mecánica y circuitos conductivos integrados.
  • Una estructura experimental detectó si tenía forma de silla, mesa de té o configuración plana y envió esa información a una pantalla.
  • Las pruebas superaron 10.000 compresiones sin degradar la conectividad eléctrica, según el equipo del MIT.

Ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) desarrollaron un sistema de bloques modulares que cambia de forma sin perder sus conexiones eléctricas. El equipo bautizó a estas unidades como bifur-circuits, una combinación de metamateriales mecánicos y circuitos conductivos que permite crear dispositivos capaces de reconocer su propia configuración.

La propuesta busca simplificar el diseño de objetos interactivos que puedan comprimirse, estirarse, rotarse o doblarse, mientras sus componentes siguen comunicándose entre sí. En las demostraciones, los investigadores construyeron una silla que se transforma en mesa con almacenamiento y también puede aplanarse para guardarla, además de un controlador capaz de seleccionar videojuegos según la forma que adopte.

Bloques que convierten la geometría en información

Los metamateriales mecánicos son estructuras tridimensionales formadas por unidades repetidas, cuya geometría determina cómo se doblan o retuercen ante una fuerza. Entre ellos están los materiales auxéticos, que se ensanchan cuando se estiran, a diferencia de los materiales convencionales que suelen estrecharse en esa situación.

El equipo del MIT ya había utilizado metamateriales auxéticos para crear antenas reconfigurables capaces de adoptar tres formas, dependiendo de cuánto se estirara la estructura. Ese cambio permitía ajustar dinámicamente el rango de frecuencia sin recurrir a mecanismos móviles voluminosos, aunque el número limitado de estados restringía el diseño de aplicaciones más complejas.

Los bifur-circuits amplían ese espacio porque sus unidades pueden conectarse y rotarse de distintas maneras, generando muchas más configuraciones que un metamaterial tradicional. La estructura no solo cambia físicamente: las conexiones eléctricas integradas permiten identificar la forma resultante y transmitir esa información a un sistema electrónico.

Marwa AlAlawi, estudiante de posgrado en ingeniería mecánica del MIT y autora principal del estudio, explicó que la geometría puede servir como una forma de inteligencia incorporada al hardware. Según su planteamiento, los metamateriales funcionan como bloques de construcción para ensamblajes complejos, pero los bifur-circuits aprovechan sus propiedades mecánicas para añadir interactividad sin depender de cables externos.

La bifurcación multiplica las configuraciones

El principio central del sistema es la bifurcación mecánica, un cambio repentino en el comportamiento de un mecanismo cuando la fuerza aplicada supera un umbral crítico. Un ejemplo cotidiano aparece cuando una regla de plástico se dobla lentamente y, al alcanzar cierta presión, se pandea de manera súbita.

En los bifur-circuits, el fenómeno ocurre cuando los bloques conectados giran alrededor de puntos de pivote determinados. Esa transición permite que varias unidades adopten configuraciones estables que un bloque aislado no podría formar, con lo cual la estructura obtiene más posibilidades sin exigir un mecanismo independiente para cada movimiento.

La cantidad de configuraciones potenciales crece rápidamente al añadir más unidades al ensamblaje. AlAlawi señaló que una unidad adicional puede producir numerosas combinaciones nuevas dentro de la misma estructura, una característica que podría ayudar a prototipar dispositivos adaptables con mayor rapidez.

El diseño eléctrico presentó uno de los principales retos técnicos del proyecto, porque el material conductor debía soportar flexiones y torsiones sin perder eficiencia en el flujo de electricidad. Los investigadores integraron ese material dentro de los bloques y conectores, de modo que la rotación, compresión o deformación del objeto no interrumpiera automáticamente el circuito.

Pruebas, prototipos y aplicaciones posibles

Para comprobar la resistencia del sistema, el equipo sometió las estructuras reconfigurables a más de 10.000 ciclos de compresión. De acuerdo con los resultados descritos por el MIT, las pruebas no mostraron degradación en la conectividad eléctrica, un dato importante para dispositivos que deberían cambiar de forma repetidamente durante su uso.

Los investigadores también crearon una herramienta de construcción y simulación destinada a facilitar el diseño de bifur-circuits. El software genera instrucciones para una impresora 3D multimaterial, que puede fabricar los objetos reconfigurables en una sola pasada y reducir la complejidad del proceso de prototipado.

Uno de los prototipos fue una silla capaz de detectar cuándo su geometría cambiaba a una mesa de té, para luego enviar el mensaje correspondiente a una pantalla electrónica. El proyecto también incluyó un controlador que modifica su forma y activa uno de varios videojuegos de acuerdo con la configuración seleccionada por el usuario.

El equipo considera que la tecnología podría emplearse en muebles de asistencia para ayudar a personas que cambian de posición durante la recuperación de lesiones. También identifica posibles usos en pinzas reconfigurables para robots blandos modulares, refugios capaces de responder a condiciones ambientales después de un desastre natural y antenas que ajusten sus frecuencias al adoptar nuevas formas.

Causas de movimientos recientes

No aplica: el artículo describe una investigación de ingeniería y no un movimiento reciente de mercado.

Una plataforma abierta a nuevos diseños

Las antenas reconfigurables representan una aplicación particularmente relevante porque el cambio de geometría puede modificar las propiedades de comunicación y detección. En vez de utilizar piezas mecánicas complejas para ajustar la frecuencia, una estructura basada en bifur-circuits podría modificar su forma mediante sus propias unidades modulares.

La propuesta también puede interesar a la robótica, donde las pinzas deben adaptarse a objetos con tamaños y geometrías diferentes. Si la conexión eléctrica permanece activa mientras la pinza cambia de configuración, el sistema podría conservar funciones de detección o control sin añadir un cableado externo que limite el movimiento.

Stefanie Mueller, profesora asociada de los departamentos de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación e Ingeniería Mecánica del MIT, participó en el trabajo junto con Ticha Sethapakdi, estudiante de posgrado en esas áreas. El artículo incluye además a otros investigadores del MIT, la Universidad de Tokio y la Universidad de Míchigan.

La investigación será presentada en el Simposio ACM sobre Software y Tecnología de Interfaces de Usuario. Sus autores planean explorar más aplicaciones, aumentar la interactividad de las estructuras e investigar otras formas de metamateriales que combinen estabilidad, movimiento y capacidades de accionamiento.

AlAlawi describió los bifur-circuits como un paso hacia bloques mecánicos con inteligencia integrada. El objetivo futuro, según la investigadora, es desarrollar unidades que permitan construir estructuras con formas elegidas por el usuario, que sean estables y puedan accionarse sin sacrificar la capacidad de reconfiguración.

El trabajo recibió financiamiento parcial de la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón y del Programa de Becas Internacionales del Príncipe Heredero de Baréin. Por ahora, los prototipos muestran una plataforma experimental, pero también plantean una idea con amplio alcance: que la propia arquitectura física de un dispositivo pueda registrar, comunicar y responder a sus transformaciones.

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Este artículo fue escrito por un redactor de contenido de IA y revisado por un editor humano para garantizar calidad y precisión.


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