Las baterías impresas en 3D llevan energía a cada rincón y grieta del planeta.

 Desde un monoplaza de Fórmula 1 de alto rendimiento y un dron táctico, hasta la mochila de un soldado o un dispositivo wearable, todos comparten una dependencia crítica: la necesidad de energía.

Idealmente, las baterías deberían integrarse en los rincones, curvaturas y cavidades de geometrías irregulares; sin embargo, las celdas cilíndricas o rectangulares convencionales presentan serias limitaciones para adaptarse a estos espacios. Ante este desafío, el ingeniero Gabe Elias —quien contribuyó al diseño de los vehículos Mercedes-AMG Petronas que conquistaron siete campeonatos consecutivos de F1— cofundó una startup dedicada a la impresión de baterías en 3D sobre superficies, aprovechando volúmenes previamente inutilizados en diversos dispositivos y vehículos.

Recientemente, la compañía aseguró un contrato de 18 meses por 1,25 millones de dólares con la Fuerza Aérea de los Estados Unidos para demostrar el potencial de su tecnología. Con este hito, se suma a competidores como Sakuú, en Silicon Valley, y la firma alemana Blackstone Technology, en una competencia global por masificar el uso de baterías impresas capaces de adaptarse a cualquier morfología. Poco después de la fundación de Material Hybrid Manufacturing en 2023, Elias y su equipo identificaron que su propuesta inicial —centrada en imprimir baterías con nuevas formas para automóviles de pasajeros— enfrentaba un estancamiento. Los vehículos eléctricos (VE), particularmente los de gran tamaño, no presentan restricciones de espacio críticas para el almacenamiento energético. Por ejemplo, las camionetas y SUV eléctricas de Rivian, donde Elias también colaboró, pueden albergar hasta 7,776 celdas cilíndricas en un robusto paquete de 135 kilovatios-hora.

Ante este panorama, la empresa pivotó su estrategia hacia dispositivos de menor escala donde el espacio desperdiciado representa una oportunidad para integrar energía. Su plataforma de fabricación propia, denominada Hybrid3D, permite imprimir baterías completas in situ —incluyendo ánodo, cátodo, separador y carcasa— prescindiendo de moldes o herramientas de alto costo. Esta innovación elimina carcasas metálicas, barras colectoras y otros componentes estructurales que restan volumen útil en las celdas tradicionales. El material activo resultante puede rellenar huecos y seguir trayectorias tridimensionales complejas, como el interior del ala de un dron o el brazo estilizado de unas gafas inteligentes.

“Los dispositivos se están miniaturizando, por lo que nosotros nos estamos contrayendo a su alrededor”, explica Elias. “Mientras la electrónica se integra, consolida y optimiza, las baterías son el único componente de la ecuación que se ha quedado rezagado”.

Para acelerar la comercialización, la firma se ha aliado con Performance Drone Works (PDW). En su proyecto inicial, ambas compañías demostrarán la capacidad de almacenamiento de su material 3D en el mismo espacio modular que actualmente ocupa un bloque de 48 celdas cilíndricas en un dron de producción. Incluso en esta fase de prueba de concepto, la batería impresa logra un incremento del 50 % en la densidad energética, utilizando un 35 % más del volumen disponible.

“Esto amplía considerablemente las capacidades operativas”, señala Elias. “Es posible incrementar la autonomía de vuelo en un 50 % o, alternativamente, reducir el tamaño de la batería para aumentar la carga útil manteniendo la misma distancia”.

Diseño funcional y ergonómico

Los diseños de próxima generación podrían maximizar estas ventajas al distribuir el material electroquímico alrededor de las estructuras de drones, motores eléctricos u otras superficies funcionales. Las mochilas militares, críticas por su elevado peso debido a baterías voluminosas y rígidas, podrían evolucionar hacia formatos más ligeros y ergonómicos. Asimismo, los cascos tácticos podrían integrar baterías directamente en su estructura para alimentar sistemas ópticos y de comunicación montados en la cabeza.

Durante su etapa en Mercedes, Elias intentó disponer celdas convencionales en el contorno del asiento del piloto para optimizar el diseño del monoplaza. Sin embargo, incluso en el entorno de élite de la F1, donde los equipos invierten cientos de millones de dólares anuales en pos de la velocidad, el proyecto resultó inviable.

“Tuvimos que detener el proyecto tras agotar las posibilidades; es extremadamente complejo intentar encajar pequeñas celdas cilíndricas en espacios irregulares y conectarlas en la configuración requerida”, confiesa.

Elias sostiene que estas baterías representan la evolución natural de la fibra de carbono y otras estructuras compuestas en la industria automotriz, alineándose con la arquitectura cell-to-pack, que elimina módulos intermedios para convertir a la batería en un elemento estructural integral. “Estamos transformando el almacenamiento de energía en un subsistema integrado, tal como cualquier otro componente del vehículo”, afirma.

La primera plataforma de impresión a escala comercial de Material Hybrid Manufacturing tiene unas dimensiones de 550 x 350 milímetros, con proyecciones para expandir esta superficie significativamente. Su tecnología es un sistema híbrido que combina la impresión directa con tinta y el modelado por deposición fundida (FDM), técnicas que compiten actualmente por dominar el mercado de fuentes de energía personalizadas.

Un factor fundamental es que esta tecnología permitiría transitar del prototipo a la producción final sin necesidad de reconfiguraciones industriales costosas. La plataforma de la empresa ya es capaz de procesar diversas químicas y formatos mediante ajustes sencillos en los materiales y el software de control. “Hemos impreso formulaciones como NMC 811, NMC 111, LFP y óxido de titanato de litio (LTO). Nuestra tecnología es agnóstica respecto a la química utilizada”, puntualiza Elias.

Actualmente, las celdas emplean un electrolito líquido mediante un proceso de infusión, aunque la hoja de ruta de la compañía ya contempla el desarrollo de diseños de estado sólido. Los retos técnicos persistentes incluyen la optimización de los materiales para un flujo preciso a través de las boquillas de impresión y la deposición de capas uniformes y repetibles, de entre 100 y 150 micrómetros de espesor, para asegurar la calidad y el rendimiento. “La viabilidad de una batería depende estrictamente de la precisión en el espesor de sus capas”, subraya.

Elias destaca que corporaciones como Apple están realizando inversiones masivas para desarrollar baterías adaptables —como las configuraciones en forma de "L" presentes en ciertos iPhones—, aunque bajo métodos de manufactura tradicionales que resultan costosos y limitados. En un mercado donde los gigantes tecnológicos buscan consolidar el uso de dispositivos portátiles o wearables, las baterías impresas surgen como una solución técnica superior para los desafíos de empaquetado y suministro energético. El ingeniero hace referencia a Tim Cook, CEO de Apple, quien ha pasado de la cautela inicial a ser un firme promotor de la realidad aumentada. No obstante, Elias considera que la adopción masiva no ocurrirá hasta que el factor de forma se asemeje a unas gafas de estilo convencional en lugar de dispositivos aparatosos.

“El usuario busca conectividad y utilidad sin sacrificar la estética; de lo contrario, seguirá prefiriendo el smartphone”, comenta. “Prevemos que esta será una aplicación de adopción generalizada en el corto plazo”.

Si la industria logra simplificar la impresión de baterías al nivel de un documento de oficina, la tecnología desplazaría gran parte de la infraestructura de herramientas costosas, líneas de producción rígidas y procesos prolongados de la manufactura convencional. Estas baterías impresas podrían competir en costos en todo el espectro del mercado, desde celdas individuales hasta sistemas complejos cuyos precios oscilan hoy entre los 400 y 3,000 dólares por kilovatio-hora.

“A mayor complejidad del sistema, mayor es el valor que aportamos mediante la consolidación de componentes y la integración sistémica. Son precisamente esas aplicaciones las que ofrecen los márgenes de beneficio más elevados”, concluye Elias.