Mejoras Pasivas de Comunicación 6G con Paneles Impresos en 3D

La ciencia de materiales es el dominio de comprender los materiales a nivel microscópico, a menudo atómico, para mejorarlos. El objetivo más común es hacer que un material sea más fuerte que en su forma clásica, ya sea acero, vidrio o cerámica.

Los metamateriales llevan esto un paso más allá al cambiar la estructura del material, dándole características diferentes a las propiedades de los materiales base de los que está hecho. Esto se logra con mayor frecuencia creando patrones repetitivos de forma precisa, geometría, tamaño, orientación, etc.

Estos metamateriales pueden ser usados para codificar datos, crear fuentes de luz cuántica escalables, crear estructuras autoensamblables con ADN, y pueden incluso ser impresos en 3D con láser

La mayoría de las metasuperficies pasivas funcionan bien solo para una polarización, banda de frecuencia o ángulo de incidencia, lo que limita su uso práctico.

Un nuevo diseño llamado metacrystales, creado con una forma de impresión 3D, está siendo propuesto por investigadores de la Universidad Aalto (Finlandia) y la Universidad de Stanford (EE. UU.), que puede “permitir respuestas multiplexadas altamente complejas a múltiples ondas incidentes simultáneamente e independientemente”.

Fue publicado en Nature Communications¹, bajo el título “Metacrystals: paneles inteligentes impresos en 3D con diseño inverso para comunicaciones 6G”. Este descubrimiento podría tener importantes aplicaciones en telecomunicaciones 6G y otros sistemas inalámbricos, a bajo costo.

Metacrystal para Telecomunicaciones 6G

Aplicaciones en la Tecnología 6G

Las telecomunicaciones 6G prometen mayores tasas de datos, mejor eficiencia energética y menor latencia al usar frecuencias como ondas milimétricas (mm) y bandas sub-THz. Estas frecuencias de radio tienen mucho potencial para la transmisión de datos, pero conllevan sus propios desafíos: alta atenuación atmosférica, pérdida de trayectoria en espacio libre y efectos de dispersión más severos al encontrar obstáculos.

Esto obliga a los ingenieros a depender de haces direccionales para la comunicación en lugar de la propagación multipath tradicional.

Fuente: ResearchGate

Gracias a sus propiedades únicas de reflexión o refracción, las metasuperficies podrían ser posicionadas estratégicamente en paredes, techos e incluso ventanas para mejorar sustancialmente la cobertura de señal tanto en interiores como en exteriores.

En particular, los diseños pasivos son atractivos porque no requieren suministro de energía y pueden fabricarse a bajo costo. Esto es especialmente cierto ya que las metasuperficies programables han demostrado ser demasiado caras para una adopción generalizada hasta ahora, además de su gran huella física (aproximadamente un metro cuadrado).

“Aunque el enfoque de diseño tradicional requeriría tres superficies inteligentes separadas para cubrir las funcionalidades especificadas, el metacrystal propuesto puede reemplazarlas todas, ahorrando el espacio de despliegue, minimizando el uso de material y evitando posibles problemas de interferencia.”

Idealmente, el metamaterial perfecto sería una superficie inteligente capaz de operar eficazmente tanto en ambas polarizaciones de señal, múltiples bandas de frecuencia, varios ángulos de llegada e incluso todas a la vez.

¿Qué son los Metacrystales?

El material propuesto en este estudio, los metacrystales, son “compuestos binarizados totalmente dieléctricos”.

En esencia, esto significa que un metacrystal pasivo puede recibir una señal y reemitirla en otra dirección con pérdida mínima o consumo de energía, convirtiéndolo en un relé perfecto para señales de telecomunicación como 6G que de otro modo podrían estar obstruidas, especialmente en un entorno urbano.

Fuente: Nature Communications

“La naturaleza pasiva y amigable con la fabricación del metacrystal lo convierte en un candidato atractivo para la integración en infraestructura estática, donde se priorizan bajo costo, bajo consumo de energía y alto control direccional.”

El término en sí se deriva de su similitud material tanto con cristales fotónicos (que soportan múltiples órdenes de difracción) como con metamateriales (con bloques de construcción profundamente sublongitud de onda).

Fabricación de Metacrystales

Los investigadores crearon tres demostradores para probar que el concepto era viable con un ejemplo de la vida real y probar los métodos de fabricación.

El diseño en sí utilizó muchas técnicas complejas ya usadas para la producción de metamateriales, como el método de diseño inverso usando optimización topológica basada en adjuntos.

Para los dos primeros demostradores, usaron “distribuciones de permitividad en escala de grises”, o variando lentamente las propiedades del cristal sobre su superficie.

Fuente: Nature Communications

El tercer demostrador fue fabricado usando impresión 3D. Los investigadores añadieron capas de soporte delgadas para asegurar la integridad estructural y hacerlo apto para su implementación con las capacidades de impresión 3D existentes.

Los metacrystales pueden diseñarse para coincidir con muchas frecuencias diferentes, pero los investigadores se centraron en el rango de 100 GHz, útil para telecomunicaciones: 100 GHz, 99 GHz y 102.53 GHz.

“La ruta de fabricación demostrada con una sola boquilla, de bajo costo y basada en FDM, es directamente aplicable hasta ~100 GHz, lo que ya cubre los rangos de espectro más discutidos a corto plazo relevantes para 6G, incluyendo el espectro de ondas milimétricas en el rango de 24–71 GHz.”

Metacrystales de Múltiples Capas para Múltiples Señales

Una ventaja fundamental de los metacrystales utilizados aquí es que no solo funcionan como reemisores en una dirección estrecha, sino que también pueden trabajar con múltiples señales a la vez, haciendo que un reemisor dado sea mucho más útil como antena.

Se eligieron ángulos de 0°, 20° y 45° para probar el concepto. Pero cualquier otro número o más ángulos también podrían haber sido posibles.

“El número de funcionalidades simultáneas no está fundamentalmente limitado. Un número mayor típicamente requiere un metacrystal con mayor espesor. Este ejemplo ilustra que podemos seleccionar los ángulos de llegada de diferentes transmisores de forma independiente.”

Antenas Impresas en 3D

Al usar impresión 3D para el tercer prototipo, los investigadores buscaban crear una respuesta insensible a la polarización en el metacrystal resultante, ya que es una característica esencial en muchas situaciones prácticas.

Para simplificar la fabricación, usaron solo un material durante la fabricación, ácido poliacrílico (PLA UltiMaker de color plata), y luego lo alternaron espacialmente con huecos de aire (ya que el aire tiene una permitividad diferente).

Otros materiales de filamento de impresora comercialmente disponibles también podrían usarse, por ejemplo, filamentos como “Zetamix ε” (un filamento de impresión 3D de Nanoe diseñado específicamente para aplicaciones de radiofrecuencia (RF) y microondas) también tienen buena permitividad.

Estos métodos abren el camino a opciones de fabricación de bajo pérdida y bajo costo de dichos metacrystales, probablemente mucho más baratas que las antenas tradicionales y otros metamateriales.

Pruebas de Telecomunicaciones

Para probar el rendimiento en el mundo real de sus antenas metacrystal, los investigadores usaron una sala de medición dedicada (sin ecos). El rendimiento se probó en un escenario sin línea de visión.

Para mantener un entorno más cercano a condiciones reales, varios soportes dentro de la cámara anecoica se dejaron sin cubrir con absorbentes, introduciendo fuentes adicionales de dispersión.

La presencia de la antena metacrystal aumenta considerablemente la fuerza de la señal resultante.

Fuente: Nature Communications

Gran Potencial

Aunque se probó mayormente para 6G y una frecuencia específica, el método descrito en este estudio puede ser mucho más versátil.

Por ejemplo, extender los metacrystales a frecuencias sub-THz y THz requeriría principalmente una fabricación de mayor resolución, con diferentes compensaciones de costo/rendimiento que la ruta de bajo costo FDM utilizada aquí.

Esta mayor precisión puede llegar hasta la microfabricación por polimerización de dos fotones, donde el control del tamaño de característica hasta ~100 nm está disponible.

El enfoque es totalmente compatible con la fabricación convencional de impresión 3D, lo que lo hace escalable, rentable y adecuado para producción en masa.

Por ejemplo, los investigadores estiman que el costo de fabricación (consumibles) de un metacrystal con una superficie similar a los prototipos del estudio es solo de $15.

En instalaciones prácticas, el panel metacrystal podría empaquetarse para durabilidad ambiental, por ejemplo, usando una capa de encapsulación, y ser mantenido rutinariamente para preservar su rendimiento a largo plazo.

Invertir en Materiales de Telecomunicaciones Impresos en 3D

Nano Dimension

Este estudio es solo uno entre muchos que demuestran que la impresión 3D tiene muchas más aplicaciones potenciales que piezas complejas raras o prototipado. Al crear una estructura altamente replicable y elaborada que un molde nunca podría, puede convertir material barato como filamentos plásticos en un material maravilloso para telecomunicaciones. Sin embargo, cerrar la brecha entre prototipos académicos de bajo costo y producción comercial en masa sigue siendo un obstáculo complejo, atrayendo una intensa atención hacia los líderes del mercado industrial.

Nano Dimension comenzó con un enfoque en electrónica impresa en 3D, pionera en Electrónica Manufacturada Aditivamente (AME) para manejar geometrías espaciales complejas. Esta posición evolucionó cuando adquirió sucesivamente, en transacciones totalmente en efectivo en 2025, a sus competidores Desktop Metal y Markforged. Esto añadió muchos nuevos materiales, incluidos metales de alta tolerancia, a la oferta de la empresa, y le ayudó a consolidar el mercado de electrónica impresa en 3D.

Esto también creó economías de escala al fusionar la base de clientes que incluye a SpaceX, Tesla, GE, Honeywell, Emerson, Raytheon, NASA, Medtronics, etc.

Por último, las empresas adquiridas estaban mayormente activas en diferentes áreas geográficas, con Nano Dimension en Europa y Desktop Metal en EE. UU., lo que permite sinergia al fusionar sus equipos de ventas.

Fuente: Nano Dimension

Sin embargo, escalar la tecnología propietaria de nanopartículas para competir con alternativas de ultra bajo costo ha demostrado ser una carga financiera pesada. Por ahora, la empresa sigue centrada en demostrar la economía comercial de sus plataformas multimateriales, navegando un cambio general desde la integración de sus fusiones de 2025 hacia la escalada de una plataforma tecnológica unificada en sus mercados globales.

Los inversores deben ser conscientes de que la empresa ha luchado durante mucho tiempo para gestionar un ingreso neto positivo, reflejando los desafíos macroeconómicos más amplios y los vientos en contra operacionales que enfrenta el sector industrial de fabricación aditiva.

En el primer trimestre de 2026, Nano Dimension incrementó sus ingresos un 106 % interanual a $29.7 M, y registró una pérdida de $12.5 M en EBITDA ajustado y una pérdida neta de $69.7 M. Poseía $441.6 M en efectivo y otros activos líquidos equivalentes.

Así que el futuro de la acción de la empresa estará estrechamente ligado a su capacidad de convertir la ingeniería estructural avanzada en ingresos comerciales sostenibles mientras defiende su posición como líder tecnológico en un mercado que evoluciona rápidamente.

Últimas Noticias y Desarrollos de la Acción de Nano Dimension (NNDM)

Estudio Referenciado

^{1. Mohammad M. Asgari, et al. Metacrystals: paneles inteligentes impresos en 3D con diseño inverso para comunicaciones 6G. Nature Communications 17, 4912 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-73019-x}