Mecânica

Objetos emergem do líquido em impressão 3D futurística

Sólidos emergem do líquido em nova técnica de impressão 3D
Note o braço da impressora, que vai se erguendo e "tirando" o objeto já formado do tanque de matéria-prima - este objeto complexo foi fabricado em 6,5 minutos. [Imagem: Carbon3D]

Impressão 3D sem camadas

A impressão 3D mostrou-se tão promissora que, chamada em seu berço de "prototipagem rápida", cresceu velozmente para "manufatura aditiva".

Agora a tecnologia deu o passo que não parecia faltar.

A equipe do professor Joseph DeSimone, da Universidade da Carolina do Norte, apresentou seu protótipo de um novo sistema de impressão 3D super rápido, no qual o objeto emerge aos poucos, pronto e sem gradações, de dentro de um líquido.

Em lugar de um bico depositando camadas sucessivas de material, de baixo para cima, a nova impressora é formada por um tanque com a matéria-prima, em estado líquido, e uma plataforma que vai se elevando lentamente, com o objeto ficando pronto de cima para baixo, emergindo conforme o líquido se solidifica com grande precisão.

Além da rapidez e precisão muito maiores, a nova técnica elimina a fraqueza estrutural dos objetos impressos porque não há camadas sobrepostas, uma vez que o líquido vai-se solidificando continuamente.

Produção contínua em meio líquido

A nova técnica foi batizada de CLIP, sigla para Continuous Liquid Interface Production - produção contínua em interface líquida.

O material usado para construir os objetos 3D é uma espécie de resina que endurece quando atingida por luz ultravioleta - um processo chamado fotopolimerização.

A grande inovação da equipe foi criar um mecanismo que controla o processo de fotopolimerização para que o objeto possa ser construído sem que o tanque de resina inteiro endureça. Para isso eles usam oxigênio, que inibe o processo de endurecimento.

A parte inferior do tanque contém uma membrana transparente e permeável ao oxigênio, parecida com uma lente de contato, só que muito maior. O programa da impressora vai projetando as imagens do objeto sobre a membrana, em sequência contínua e suave, virtualmente sem gradações, evitando a formação das camadas típicas das impressoras 3D atuais.

Ao mesmo tempo, o programa controla o fluxo de oxigênio através da membrana, criando uma "zona morta", uma fina camada de resina não curada entre a membrana e o objeto que se forma.

Sólidos emergem do líquido em nova técnica de impressão 3D
A imagem do objeto é projetada por baixo do tanque. [Imagem: Carbon3D]

Calçados e peças automotivas

Segundo a equipe, a técnica funciona com vários materiais: "Nós podemos usar toda a família de polímeros para atender as exigências de aplicações altamente específicas. Os elastômeros, por exemplo, atendem a uma ampla gama de necessidades, da elevada elasticidade necessária para calçados para atletas até a força e a resistência à temperatura necessária para peças automotivas".

Dependendo do material, a técnica CLIP pode ser de 25 a 100 vezes mais rápida do que uma impressora 3D tradicional.

A equipe fundou sua empresa, a Carbon3D, e já conseguiu cerca de US$40 milhões em capital de risco de investidores para colocar sua impressora no mercado.

Bibliografia:

Continuous liquid interface production of 3D objects
John R. Tumbleston, David Shirvanyants, Nikita Ermoshkin, Rima Janusziewicz, Ashley R. Johnson, David Kelly, Kai Chen, Robert Pinschmidt, Jason P. Rolland, Alexander Ermoshkin, Edward T. Samulski, Joseph M. DeSimone
Science
Vol.: Published Online
DOI: 10.1126/science.aaa2397




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