viernes, 21 de junio de 2019


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MATERIALES
Usa el aluminio o el oro como 'tinta' de impresora
La española que quiere imprimir el motor de un avión en 3D
·         RAQUEL DÍAZ
Jueves, 20 junio 2019
La experta en materiales Teresa Pérez Prado diseña las técnicas de impresión 3D metálica con las que se fabricarán en el futuro desde las prótesis médicas hasta las turbinas de los aviones.

Teresa Pérez Prado, subdirectora de IMDEA Materiales, en la Residencia de Estudiantes. 

Desde Isaac Asimov, la ciencia ficción ha fantaseado con mejorar y actualizar el cuerpo humano a base de piezas de metal y cables.
Existe incluso una corriente basada en esta hipótesis, el transhumanismo, planteada por primera vez en el ensayo "Dédalo e Ícaro: El futuro de la Ciencia" escrito por el genetista J. B. S. Haldane. Esta obra, que predijo los beneficios que podría aportar la ciencia a la biología humana, ya es una realidad. El sector sanitario está lleno de ejemplos como prótesis de cadera, piezas dentales o mallas metálicas que funcionan como guía para la regeneración de tejidos. Incluso existen investigaciones encaminadas a la creación de órganos sintéticos, como el hito conseguido por unos investigadores de la Universidad de Tel Aviv, quienes lograron construir un corazón vivo que palpita, utilizando tejido humano y una impresora 3D.
Precisamente, en las impresoras 3D está la clave. Teniendo en cuenta que el futuro de la sanidad es adaptarse a las necesidades de cada paciente de forma personalizada, la fabricación de productos biomédicos en serie comienza a quedar obsoleta. En centros como el Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Materiales (Instituto IMDEA Materiales), realizan investigaciones de metalurgia física.
Algunas de ellas están orientadas al diseño, procesado y desarrollo de aleaciones, por ejemplo la creación de nuevas combinaciones de metales adaptadas a las impresoras 3D.
Y es que no sólo se imprime en tres dimensiones con polímeros plásticos, en la actualidad ya es posible construir piezas de metal con geometrías imposibles o partes completas de turbinas de aviones que, por el método de fabricación convencional, constarían de varias piezas unidas.
"Comenzamos con esta línea de investigación hace cuatro años, lo primero fue la fabricación de materiales base, en concreto los polvos metálicos que funcionan como la tinta para imprimir. El objetivo es diseñar todo el ciclo de materiales, desde la fabricación hasta la impresión de la pieza", explica a EL MUNDO María Teresa Pérez Prado, directora adjunta del Instituto IMDEA Materiales.


Licenciada y doctorada en Ciencias Físicas (especialidad Física de Materiales) en la Universidad Complutense de Madrid y tras una estancia breve en la Universidad de Chemnitz, Alemania, Pérez Prado realizó su tesis doctoral en el Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM, CSIC).
Durante su etapa académica, la investigadora ha trabajado en la Escuela Naval para Postgraduados en Monterey, California; en la Universidad de California en San Diego y como consultora en la Universidad Estatal de Oregón, Estados Unidos. Coautora de 1 libro y 100 publicaciones en revistas internacionales, ha sido profesora visitante en el Instituto Max Planck de Stuttgart, Alemania, en 2006.
HACIA EL MATERIAL PERFECTO
Según relata Pérez Prado, "en la actualidad, existen varias técnicas para la impresión 3D con metales. La más avanzada es la fabricación aditiva, que es con la que trabajamos en el Instituto". El proceso comienza con la fabricación de los polvos metálicos. Lo más importante es conseguir partículas esféricas, para ello se valen de un atomizador que gracias al gas argón, consigue la esferoidización de la mayoría de las partículas. Sus tamaños varían de entre las 10 y las 50 micras, para reducir el tamaño de las capas de impresión y así reducir también la rugosidad de la pieza final.
La clave es conseguir dar con las variables concretas, como la potencia idónea del láser, para conseguir piezas que tengan altas prestaciones. "Si son piezas para motores o turbinas de avión, van a estar sometidas a altas temperaturas y a mucho desgaste, por lo que es prioritario reducir el nivel de imperfecciones al mínimo", recalca la investigadora.
No todos los metales son compatibles con este tipo de fabricación. De entre los más complicados de tratar se encuentran aleaciones de aluminio de alta resistencia y aleaciones de cobre, sin embargo, Pérez destaca el magnesio como el más 'rebelde'. Utilizado antiguamente en la fotografía como flash, es más ligero que el aluminio, pero también es altamente inflamable. "Si utilizamos un láser con polvo de magnesio, todo el sistema de la impresora saldrá ardiendo. Por eso estamos investigando las modificaciones necesarias en el proceso para que esto no ocurra", subraya Pérez Prado.
Este material es muy útil para fabricar implantes, puesto que se va reabsorbiendo en el cuerpo humano. Por ejemplo, Teresa señala el uso de este material para fabricar clavos absorbibles una vez que el hueso se empiece a soldar. "La importancia de la impresión 3D radica en la creación de implantes adaptados a cada paciente, con unas geometrías que de forma controlada se irían disolviendo. Esto evitaría futuras intervenciones para la extracción de prótesis. Además, su uso es completamente seguro puesto que para la fabricación de prótesis siempre se escogen metales biocompatibles", explica la directora adjunta del Instituto.
La impresión de metales abre la puerta a un futuro prometedor no sólo en el sector de la biomedicina, también en el de la ingeniería y la joyería. Como si de una piedra filosofal se tratase, en la actualidad ya existen microimpresoras 3D capaces de imprimir con metales preciosos como el oro.
REUTILIZABLE
Además, este proceso de fabricación resulta más ecológico que el convencional. En la impresora, un rodillo va colocando, de forma uniforme, una capa de polvo de metal atomizado. Una vez que se ha distribuido cada capa, un láser de alta potencia fusiona de forma selectiva el polvo para configurar cada una de las capas de la pieza final.
"Después de cada impresión, hay polvo que se aglomera y cambia de propiedades. Entonces, gracias al tamizado, seleccionamos el servible. En algunos metales, el derroche de material es mínimo, como ocurre con las superaleaciones de níquel, que resultan ser reutilizables cientos de veces", afirma Pérez Prado.
En materiales de alto valor añadido como el titanio, el tratamiento mediante los métodos convencionales de mecanizado y fresado produce muchos residuos. Sin embargo, estos residuos son muy reciclables por intrusión 3D.




Nicholas Negroponte: “El 5G no será rompedor. Es la fusión nuclear lo que cambiará el mundo”
El fundador del Media Lab del MIT vaticina un salto para la humanidad gracias a la bioingeniería, la producción de alimentos artificiales y la irrupción de una energía limpia

Nicholas Negroponte, durante la entrevista este miércoles en Madrid. 
Subdirector de EL PAÍS
Madrid 20 JUN 2019
Tiene motivos para presumir de dones proféticos, porque estuvo en primera fila del despertar digital y vio con claridad lo que vendría después. En los años ochenta y noventa, cuando la mayoría de la población desconocía o empezaba a acercarse a Internet, Nicholas Negroponte (Nueva York, 1943), ingeniero informático y arquitecto, fundador, director y ahora presidente del Media Lab del Massachusetts Institute of Technology (MIT), vaticinó que íbamos a tener ordenadores en los bolsillos, pantallas táctiles, televisión a la carta como la de Netflix, altavoces inteligentes y hogares conectados. Y entendió que vendrían profundos cambios sociales. Sus artículos en la última página de Wired o su libro El mundo digital (1995) eran seguidos como un oráculo.
El tiempo le ha dado la razón en casi todo. Negroponte conversa en Madrid, donde participa este jueves en la jornada Cruce de Caminos, organizada por Banco Caminos y Bancofar. Sigue confiado en sus visiones del futuro, que hoy suenan muy atrevidas. Claro que también era atrevido lo que decía hace 30 años.
Pregunta. ¿Cuál es el próximo hito para la humanidad?
Respuesta. El mundo digital se ha integrado en nuestras vidas. Lo que vendrá ahora ya no serán extrapolaciones de la informática, como las que hemos visto.
Pregunta. ¿Es la bioingeniería la próxima revolución?
Respuesta. Esa será una de las grandes cosas que vengan, sí. Tendremos humanos genéticamente modificados y corregiremos los errores de la naturaleza. Será un futuro muy distinto.
P. ¿De verdad podremos vivir 150 o 200 años? ¿Lo haremos nosotros o nuestros descendientes?
R. Eso ocurrirá con seguridad en la próxima generación. Es un poco tarde para nosotros, porque revertir el envejecimiento es más difícil. Pero no hay duda de que sus hijos y mis nietos vivirán hasta los 150 años. Y haremos que los discapacitados puedan andar, luego podremos eliminar las enfermedades raras...
P. Y se alimentará al mundo con comida artificial.
R. Crear carne que no proceda de las vacas es un proyecto maravilloso. Podremos replicar las células de las vacas sin hacer daño a animales, sin el CO2 que emiten, ahorrando agua, cuidando el medio ambiente, y logrando que la gente tenga carne.
P. ¿Nos salvará la tecnología también del cambio climático?
R. La tecnología es la única solución al cambio climático. No hay otra. Tenemos que encontrar la forma de producir energía, no necesariamente de fuentes renovables, como el viento o el sol, sino haciendo que la fusión nuclear funcione. En 50 años tendremos una economía distinta y un mundo mejor gracias a ella.
P. Usted pronostica avances enormes para la humanidad. ¿No teme que las miserias humanas, o los intereses políticos y económicos, impidan que lleguen a beneficiar a la mayoría?
R. Los intereses corporativos suelen frenar algunos avances, pero no por mucho tiempo. Es bien conocido que quienes tienen intereses en el petróleo pueden forzar un retraso en las tecnologías alternativas. Por eso es tan difícil hacer pronósticos sobre cuándo llegarán algunas cosas, porque a menudo los retrasos vienen de fuerzas externas que no tienen que ver con la tecnología.
P. El 5G, el sistema que dominará las comunicaciones móviles, está siendo el centro de esta Segunda Guerra Fría, un campo de batalla entre EE UU y China por esa tecnología. ¿Quién ganará?
R. Hace 15 años que EE UU se ha rendido en las tecnologías de la telecomunicación. Los principales actores ya no son empresas americanas. El repentino interés por el 5G, y en particular por Huawei, me parece increíble. Porque el 5G no es tan importante como están vendiendo. Es solo un cambio incremental sobre el 4G. El hito fue el 3G. Esto no es la fusión nuclear. Si alguien domina la fusión nuclear, cambiará las reglas del juego. El 5G no va a ser rompedor. Y si miramos lo que hace China en áreas como el 5G, está muy por delante de EE UU.
P. Usted representa el optimismo ante los cambios tecnológicos. Pero todo indica que la opinión pública ha ido pasando del entusiasmo al pesimismo.
R. Sigo siendo optimista, pero eso es verdad. Hay un creciente sentimiento en todo el mundo de escepticismo, de que la tecnología ha creado muchos de los problemas que tenemos que arreglar. Si lo miras objetivamente y con perspectiva, la tecnología ha traído muchas soluciones, como en la medicina, y los problemas son sobre todo por cómo usamos la tecnología.
P. Los gigantes de Internet son vistos ahora como un gran oligopolio que hace negocio sin control con nuestros datos. Una especie de Gran Hermano.
R. Pondré otro ejemplo. Cuando las revelaciones de Snowden, muchos americanos como yo nos sorprendimos de que el Gobierno nos estaba vigilando. Si vas a China, y acabo de estar allí, ves cientos de cámaras en la calle haciendo reconocimiento facial y creando una casi perfecta seguridad. Y la gente está satisfecha. Dicen: de acuerdo, quizás se viole lo que vosotros los occidentales consideráis intimidad, pero no tenemos delincuencia. Son cosas que se ven distintas desde cada cultura.
P. ¿Juega China con ventaja en la carrera tecnológica por la falta de garantías para la intimidad? Allí se puede crear una gigantesca base de datos genéticos que en Occidente no sería viable.
R. Europa es quizás el líder mundial en protección de la intimidad. Por otro lado, hay mucha gente que muere en Alemania porque es ilegal compartir datos que permitirían salvarlos. Es un difícil equilibrio. Si me atropella un coche, no quiero que mis datos médicos estén protegidos, quiero que cuando llegue la ambulancia lo sepan todo.
P. ¿Cree que los gigantes de Silicon Valley deben ser divididos como otros monopolios en el pasado, lo que ha propuesto la senadora Elizabeth Warren?
R. No estoy seguro de que dividir a estas compañías garantice asuntos como la privacidad. A nadie le gusta que una empresa crezca tanto y sea dominante, pero lo que tenemos que mirar es qué sacamos de ellos, quién está contribuyendo más al conocimiento y la ciencia. Es sorprendente qué poco aportan muchas de esas grandes compañías. La gente joven quiere ser Mark Zuckerberg, no quieren ser Alan Turing. Es decepcionante. Necesitamos gente que invente y sea imaginativa como Turing.
P. ¿Están afectando las redes sociales a la calidad de la democracia? Allí se expanden ideas extremistas, mensajes de odio…
R. No uso mucho las redes sociales. Soy más un observador. Está claro que están teniendo un impacto. En unas partes, están creando democracia, en otras partes la están debilitando. El balance es probablemente a favor de la democracia.
P. Diversos estudios alertan de la destrucción de millones de empleos por la robotización, incluso en las actividades más intelectuales. Esto está generando ansiedad en la población y abriendo debates como el de la renta universal. ¿Cuál es el futuro del empleo?
R. Es más fácil automatizar la mayoría de actividades intelectuales que la mayoría de empleos en servicios, como preparar comida rápida. Es más fácil tener un robot abogado, o contable. El desplazamiento del empleo no dependerá de las capacidades intelectuales. En algún momento tendremos que repensar el concepto del trabajo. Una parte del concepto tiene que ver con tener un sentido, un propósito. La gente siempre tendrá un propósito, pero puede no ser llevar un salario a casa, que es lo que define el empleo hoy.
P. ¿Vamos a tener algún día una verdadera inteligencia artificial, que tenga conciencia?
R. Esa es la pregunta, la conciencia, y la mayoría de la gente no se la hace. No estoy seguro de que lo vaya a ver en mi vida. Pero antes de eso veremos máquinas que tendrán sentido del humor, y será asombroso. Otra pregunta que no parece interesante es: ¿por qué los hombres apreciamos la música?
P. ¿Hay que reivindicar las humanidades, o la filosofía, en una sociedad hipertecnológica?
R. Las humanidades son la cosa más importante que puedes estudiar.





JUEVES, 20 DE JUNIO, 2019
El director de Robonity presentará este martes su producto Mobibuk en el PITA
·         El almeriense Ramón González pretende homenajear a todos los innovadores de la provincia que quieren cambiar el mundo

La tierra de Almería cuenta con un sello de identidad propio: personas que a base de sacrificio, pasión e ingenio cambian el mundo. Robonity quiere homenajear a todos esos innovadores con el lanzamiento de su nuevo producto: Mobibuk.
Por ello, hace un llamamiento a llenar el auditorio del Parque Científico-Tecnológico de Almería (PITA) en lo que pretende ser una reivindicación de ese espíritu de innovación y emprendimiento. Será el próximo día 25 de junio a las 19:30 horas con entrada libre (hasta completar aforo) y con una duración de 90 minutos. La apertura de puertas será a las 19:00 horas.
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Robonity es una startup innovadora con base en Almería y perteneciente al ecosistema del prestigioso Instituto Tecnológico de Massachusetts, MIT. Este gran honor compartido por sólo 1.700 empresas del planeta y cuatro empresas españolas, no sólo se debe a que su fundador y director, Ramón González, ha trabajado varios años como investigador en el MIT, sino también a que robonity comparte los mismos valores de innovación, pasión, e inconformismo que la Universidad más importante de la Tierra en Ingeniería e Innovación.
El producto Mobibuk nace precisamente de esos valores de innovación y emprendimiento.
Mobibuk viene a dar una solución a las mayores preocupaciones de los agricultores y los centros de postrecolección actualmente: control de plagas e incidencias en los invernaderos, control de producción y calidad del trabajo realizado y registro de la jornada laboral (“ticaje”).
Robonity ha construido Mobibuk utilizando su sólida experiencia en tecnologías de vanguardia como la robótica y la Inteligencia Artificial.
Esto ha dado lugar a un producto revolucionario, sencillo de manejar y funcional en cualquier tipo de invernadero (no requiere ningún tipo de instalación). Además, toda la información se muestra al agricultor a través de intuitivas y potentes estadísticas gráficas en cualquier dispositivo móvil. La tecnología Mobibuk se encuentra avalada por cinco patentes y cumple las directivas europeas de seguridad CE.



jueves, 20 de diciembre de 2018

El rey del mercado fotovoltaico: el silicio

La energía está de moda. Las amenazas que representa el cambio climático, las propuestas de la UE para reducir drásticamente las emisiones de CO2 para 2030 o los acuerdos de la Cumbre del Clima de Paris de diciembre de 2015 −que tendrán su continuidad en la Cumbre del Clima de Katowice, que se celebra esta semana en esa ciudad polaca−, son elementos que, unidos a otros factores, hacen que nos hallemos inmersos en una auténtica transición energética, que también podría calificarse de revolución.
Uno de los protagonistas de este proceso es y será cada vez con mayor protagonismo, la energía solar fotovoltaica. El auge de esta fuente energética desde comienzos del presente siglo es sencillamente espectacular: primero en Europa, después en EEUU y en los últimos años, de manera abrumadora en China. Aunque hoy en día su participación en la producción de energía eléctrica en el mundo es muy reducida (apenas representa el 1.5 % del total), nadie duda de su relevancia y papel protagonista en el inmediato futuro.
Imagen tomada por satélite del huerto solar mayor del mundo en la actualidad, situado en Zhongwei, Ningxia, en la región autónoma de Mongolia, en China. Con 1.547 MW de potencia, ocupa una extensión de 43 km². A la instalación se la conoce como la “Gran Muralla Solar”. Fuente: Danny ScrivnerPager Power, 27-mayo-2018  [1]
En varios artículos publicados en este blog, he descrito las bases científicas de esta fuente energética, así como algunas singularidadesdel mercado de los dispositivos fotovoltaicos. En este voy a analizar las capacidades y limitaciones de la tecnología dominante y las alternativas existentes a la misma.


1. El papel del silicio en el mercado fotovoltaico actual: ventajas

El mercado solar fotovoltaico está dominado abrumadoramente por las células solares de silicio, más del 95% de los módulos fotovoltaicos que se venden en la actualidad se fabrican con este semiconductor, lo que se debe a una confluencia de factores que concurren en este elemento químico:
1.1 Es el elemento sólido más abundante en la corteza terrestre, ya que cerca del 28% de la composición química de la misma es silicio, lo que se refleja en la siguiente figura que muestra la escasez/abundancia relativa de los diversos elementos de la Tabla periódica: 
El cubo de la figura representa la distribución de un millón de átomos, en las mismas proporciones que se encuentran en la corteza terrestre
1.2 La tecnología de fabricación de las células solares de silicio es muy madura, ya que es heredera directa de la tecnología microelectrónica, que ha propiciado la revolución silenciosa más importante del siglo XX, alumbrando lo que hoy conocemos como la sociedad de la información.
1.3 Las eficiencias de conversión de los módulos comerciales llegan a alcanzar valores homologados por encima del 22%, muy cercanas a las eficiencias de las células de laboratorio (récord mundial de 26.6%)
1.4 Fruto del espectacular avance habido en esta fuente de energía en la última década, el precio del vatio solar se sitúa hoy en el entorno de los 0.3 €/W, lo que la hace plenamente competitiva en costes con los combustibles fósiles.
De hecho, la “hoja de ruta” diseñada por los grandes fabricantes de módulos de silicio (ITRPV), prevé que esta tecnología continúe en expansión durante la siguiente década por lo menos, siendo además la tecnología hegemónica en los próximos años.
El siguiente vídeo muestra las diferentes fases de instalación del huerto solar situado en Social Circle, Georgia, EEUU. Tiene una potencia de 38.6 MW y emplea módulos de silicio:

2. Limitaciones del silicio como semiconductor para su uso en dispositivos fotovoltaicos

Sin embargo, la tecnología de los dispositivos basados en silicio tiene algunos problemas de calado, que incentiva la búsqueda de alternativas que permitan superarlos. Entre otras, las principales limitaciones a las que se enfrenta la tecnología de silicio son las siguientes:
2.1 El elevado coste energético de obtención del silicio de la calidad y pureza necesaria para fabricar células solares. El silicio se encuentra en la naturaleza en forma de compuestos (esencialmente SiO2), por lo que hay que separarlo y posteriormente purificarlo. Este proceso es muy costoso en términos energéticos, lo que dificulta y encarece el precio del producto final.
2.2 Desde el punto de vista estrictamente científico, el silicio no es el semiconductor más adecuado para obtener una óptima eficiencia de conversión de la energía solar en energía eléctrica. Esto se debe a una razón esencial: la mejor eficiencia se alcanza mediante la adecuada combinación entre la cantidad de corriente y de tensión que una célula solar genera; los valores de ambos factores son contrapuestos, ya que si genera mucha corriente, produce poca tensión y viceversa. Para que ambos factores sean óptimos, es preciso que el valor de un parámetro esencial del semiconductor, denominado “gap” de energía prohibida [2], este próximo a 1.5 eV; este parámetro en el silicio es de 1.12 eV, lo que limita su potencial de eficiencia.
2.3 Aunque en la actualidad las células solares de silicio dominan el mercado fotovoltaico mundial, su eficiencia de conversión de la energía solar en energía eléctrica durante los últimos 15 años apenas ha progresado desde el 25% al 26.6%, lo que significa que la industria está interesada en explorar alternativas, ya que esta tecnología está cerca de alcanzar su límite.
En un próximo artículo, analizaré las tecnologías alternativas al silicio que hoy en día han alcanzado desarrollo comercial, basadas en dos semiconductores diferentes: CdTe y CuInGaSe2. En definitiva, daré algunos detalles de quienes son los que aspiran a “destronar” al eterno Rey de la tecnología electrónica en general y de la fotovoltaica en particular desde hace varias décadas, el silicio.
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[1] Se puede ver con detalle la instalación a través de la aplicación Google Maps en las coordenadas: 37°33′00″N; 105°03′14″E

[2] El “gap” de energía prohibida es un concepto que proviene de la física cuántica. De una forma muy cualitativa, es la energía que hay que comunicar a los electrones ligados por los enlaces a los átomos que componen el semiconductor, para que puedan circular por este en presencia de un agente externo (un campo eléctrico, una diferencia de temperatura) que les permita moverse. Se mide en una unidad denominada electrón-voltio (eV), que es la energía que adquiere un electrón cuando se somete a una diferencia de potencial de un voltio.