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Después de casi 40 años guardado, la cremallera de tres lados creada por William Freeman obtuvo una nueva versión en el MIT, hecha con impresión 3D, capaz de transformar objetos flexibles en estructuras rígidas y facilitar el montaje de tiendas de campaña, férulas médicas, robots y equipos de rescate.
Después de casi 40 años guardada desde la primera patente de William Freeman, la cremallera de tres lados volvió al centro de un proyecto del MIT con una versión fabricada por impresión 3D, capaz de transformar estructuras flexibles en rígidas y facilitar el montaje de tiendas de campaña, bolsos, equipos médicos, robots e instalaciones artísticas.
El nuevo enfoque fue desarrollado por investigadores del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial del MIT, el CSAIL, a partir de una idea presentada en 1985 al Innovative Design Fund. En ese momento, el fondo publicó un anuncio en Scientific American ofreciendo hasta US$ 10.000 para apoyar prototipos inteligentes orientados a ropa, decoración y textiles.
William Freeman, PhD, entonces ingeniero eléctrico de Polaroid y hoy profesor del MIT, respondió al anuncio con un proyecto diferente al de la cremallera convencional. En lugar de servir solo para cerrar pantalones o chaquetas, el mecanismo funcionaría como un interruptor entre estados rígidos y flexibles.
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La propuesta apuntaba a objetos como sillas, tiendas de campaña y bolsos, que podrían transportarse con mayor facilidad y montarse de forma más sencilla. El concepto fue rechazado, pero Freeman patentó el prototipo y lo mantuvo guardado en su garaje, con la expectativa de que pudiera tener utilidad en el futuro.
La cremallera de tres lados nació como alternativa para estructuras plegables
El proyecto original de Freeman recordaba a una cremallera común, pero con formato triangular. En cada lado, había una tira utilizada para conectar dientes estrechos de madera, creando una estructura que podría ser bloqueada por un cursor que envolvía todo el dispositivo.
Cuando ese cursor se movía hacia arriba, las tres tiras quedaban fijas en su lugar, se enderezaban y formaban un tubo triangular. La idea permitía que un objeto pasara de una configuración flexible a una estructura rígida de manera más rápida y reversible.
Décadas después, investigadores del CSAIL decidieron recuperar el concepto para crear elementos con rigidez ajustable. El objetivo era superar las limitaciones de intentos anteriores, que no eran fácilmente reversibles o requerían montaje manual para alterar la forma de los objetos.
El equipo desarrolló una herramienta de diseño automatizada y un cierre adaptable llamado “cremallera en Y”. El sistema permite personalizar modelos de cremalleras de tres lados y producirlos automáticamente en una impresora 3D usando plástico.
Estos dispositivos pueden acoplarse a objetos ya existentes o incorporarse en nuevos productos. Entre las aplicaciones probadas o previstas se encuentran equipos de camping, dispositivos médicos, robots e instalaciones artísticas que necesitan alternar entre flexibilidad y rigidez.
Jiaji Li, postdoctorado del MIT, investigador del CSAIL y uno de los principales autores del artículo de acceso abierto sobre el proyecto, afirma que una cremallera común es eficiente para cerrar objetos planos, como chaquetas. El mecanismo ideado por Freeman, sin embargo, abre el camino para transformar elementos más complejos con la tecnología de fabricación actual.
El software permite personalizar la cremallera antes de la impresión 3D
En el software desarrollado por el CSAIL, los usuarios pueden definir cómo quedará el cierre cuando esté cerrado. La personalización incluye la longitud de cada tira, además de la dirección y el ángulo de curvatura.
La herramienta también ofrece cuatro primitivas de movimiento para determinar la apariencia de la cremallera cerrada. Las opciones son recta, curvada, espiralada y torcida, cada una con un comportamiento visual y estructural diferente.
El formato recto crea una estructura más parecida a una vara. El curvado recuerda a un arco, el espiralado se aproxima a un muelle y el torcido presenta una apariencia similar a la de los tornillos.
La cremallera en Y cambia de forma en el mundo real a medida que se abre o se cierra. Cuando está abierta, puede recordar a un calamar con tres tentáculos extendidos; cuando está cerrada, se convierte en una estructura más compacta y resistente.
Esta transición es una de las principales características del proyecto. El equipo desarrolló un proceso para construir objetos que pueden transformarse rápidamente de flexibles a rígidos, con un funcionamiento previsto para situaciones reales de uso.
El artículo que presenta el proyecto fue publicado en la revista Proceedings of the 2026 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems. La publicación describe la creación del mecanismo, el software de diseño y las pruebas realizadas para evaluar resistencia, flexibilidad y durabilidad.
El montaje de tiendas de campaña puede reducirse de seis minutos a un minuto y 20 segundos
Una de las aplicaciones demostradas por CSAIL involucra equipos de camping. El montaje de una tienda de campaña por una persona puede llevar hasta seis minutos, pero con la cremallera en Y el proceso puede reducirse a un minuto y 20 segundos.
En este ejemplo, cada brazo del dispositivo se sujeta a uno de los lados de la tienda de campaña. El sistema sostiene la estructura por encima y encaja la cubierta en su lugar a medida que se cierra la cremallera.
La ventaja radica en el rápido paso entre el estado flexible, utilizado para el transporte, y el estado rígido, necesario para mantener el objeto montado. La misma lógica puede aplicarse a otros elementos que necesitan combinar facilidad de desplazamiento con firmeza estructural.
El equipo también exploró el uso de la cremallera en Y en dispositivos vestibles orientados a escenarios médicos. El mecanismo se envolvió alrededor de una férula de muñeca, permitiendo al usuario aflojarla durante el día y cerrarla por la noche.
Esta alternancia ayuda a que el dispositivo sea más cómodo sin eliminar su función de protección. Por la noche, la estructura puede cerrarse para evitar nuevas lesiones; durante el día, puede ajustarse para reducir las molestias.
La propuesta muestra cómo un objeto aparentemente rígido puede adaptarse a las necesidades del paciente. El mismo principio de rigidez ajustable puede ampliar el uso de equipos médicos que requieren soporte, pero también necesitan permitir comodidad y movilidad.
La cremallera en Y puede mover robots y crear instalaciones dinámicas
El sistema también puede usarse en tecnologías accionadas por motor. Tras la fabricación, es posible acoplar un motor a la cremallera en Y para automatizar el cierre y abrir el camino a objetos que cambian de forma con solo tocar un botón.
Entre los ejemplos se encuentra un robot cuadrúpedo adaptable. El robot podría alterar el tamaño de las patas, encogiéndolas para formar miembros más altos o abriendo la cremallera cuando necesitara estar más cerca del suelo.
Estos ajustes rápidos podrían ayudar a los robots a explorar terrenos irregulares. El material cita ambientes como cañones y bosques, donde los cambios de altura y postura pueden ser útiles para atravesar obstáculos.
Otra aplicación involucra instalaciones artísticas dinámicas. El equipo creó una flor larga y sinuosa que floreció mediante un motor estático responsable de cerrar el dispositivo con la cremallera.
En este caso, el mecanismo funciona como parte de la propia obra. El movimiento no depende de un montaje manual constante, ya que el motor conduce la transición entre las formas.
La combinación de fabricación digital, rigidez ajustable y accionamiento motorizado amplía el uso de la cremallera en Y para objetos que necesitan transformarse de forma repetida. La propuesta une diseño, robótica y estructuras flexibles en un mismo sistema.
Pruebas midieron resistencia, flexibilidad y durabilidad
A pesar del potencial creativo, los investigadores aún necesitaban entender si la cremallera en Y resistiría el uso diario. Para ello, el equipo realizó una serie de pruebas de resistencia con materiales utilizados en la impresión 3D.
Los científicos evaluaron el ácido poliláctico, conocido como PLA, y el poliuretano termoplástico, llamado TPU. Ambos son plásticos comunes en impresoras 3D, pero presentaron comportamientos diferentes en los experimentos.
Con una máquina que doblaba las cremalleras en Y, los investigadores identificaron que el PLA soportaba cargas más pesadas. En cambio, el TPU presentó mayor maleabilidad, característica importante para aplicaciones que exigen más flexibilidad.
En otra prueba, un actuador abrió y cerró continuamente la cremallera en Y. El objetivo era medir cuánto tiempo tardaría el mecanismo en romperse bajo una repetición intensa de uso.
El dispositivo se rompió después de aproximadamente 18.000 ciclos de apertura y cierre. Simulaciones en 3D indicaron que la durabilidad del sistema está ligada a su estructura elástica, capaz de distribuir la tensión causada por cargas pesadas.
Incluso con estos resultados, Li proyecta una versión aún más resistente de la cremallera de tres lados. El uso de materiales como el metal aparece como una posibilidad para aumentar la durabilidad en aplicaciones más exigentes.
Próximas versiones pueden crecer en escala y llegar a nuevos usos
El equipo también ve espacio para ampliar el tamaño de las cremalleras en Y en proyectos de mayor escala. Esta expansión, sin embargo, aún encuentra una limitación en la plataforma de impresión 3D actual.
Algunas aplicaciones permanecen inexploradas. Entre ellas está la exploración espacial, en la que los tentáculos de la cremallera en Y podrían integrarse en una nave espacial para recolectar muestras de rocas cercanas.
El sistema también podría incorporarse a estructuras de montaje rápido. En desastres naturales y operaciones de rescate, cremalleras de este tipo podrían ayudar a los equipos a instalar refugios o tiendas médicas con más agilidad.
Guanyun Wang, profesora asistente de la Universidad de Zhejiang, que no participó en el estudio, evaluó la propuesta como una forma de reimaginar una cremallera común para abordar transiciones morfológicas 3D. La investigadora también destacó la capacidad del mecanismo para reducir la distancia entre estados flexibles y rígidos.
Para Wang, el enfoque ofrece un camino de fabricación escalable e innovador para el futuro del diseño de inteligencia incorporada. Casi cuatro décadas después de la patente de Freeman, la cremallera de tres lados deja de ser un prototipo guardado y pasa a integrar una nueva generación de estructuras ajustables.
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