Materiais Avançados

Termorfologia: Folha 2D vira objeto 3D usando calor

Morfologia térmica

Já pensou em escolher um produto na vitrine de uma loja, levá-lo para casa facilmente na forma de uma folha - plana ou enrolada - e depois fazer o produto "pipocar" de 2D para 3D usando um secador de cabelo?

Esse é o conceito que Byoungkwon An e seus colegas da Universidade Carnegie Mellon, nos EUA, estão propondo.

Eles criaram uma técnica para imprimir objetos 3D na forma de folhas planas. Quando aquecidas - em água quente ou usando um soprador de calor - as folhas assumem seu formato definitivo, tridimensional.

Byoungkwon An batizou sua técnica de "termorfologia" - uma mudança de forma acionada por calor.

Cadeiras, barcos e satélites

O processo é feito em uma impressora 3D comum usando como tinta vários tipos de materiais termoplásticos. A deposição do material é controlada com precisão alterando-se a velocidade da impressora em cada detalhe, o que permite combinar materiais propensos à deformação com materiais do tipo borracha, que resistem à contratura, e variar a espessura das camadas.

Embora tenham usado uma impressora 3-D padrão, os pesquisadores substituíram o software de código aberto da máquina por um código proprietário que calcula automaticamente a velocidade de impressão e os padrões necessários para alcançar os ângulos de dobra desejados.

"O software é baseado em uma nova teoria de dobramentos em curva que representa faixas de uma área curva. O software baseado nessa teoria pode compilar qualquer forma de malha 3-D arbitrária em uma folha termoplástica associada em poucos segundos, sem intervenção humana," disse Byoungkwon An.

Os objetos emergem da impressora 3D como um plástico rígido e plano. Quando essa folha plástica é colocada em água quente ou soprada com calor o suficiente para deixá-la macia - mas não quente o suficiente para derreter - o processo de dobramento é acionado.

"Acreditamos que o algoritmo geral e os materiais já existentes devem nos permitir, eventualmente, fabricar objetos grandes e fortes, como cadeiras, barcos ou até mesmo satélites," disse o pesquisador Jianzhe Gu.

Bibliografia:

Thermorph: Democratizing 4D Printing of Self-Folding Materials and Interfaces
Byoungkwon An, Ye Tao Zhejiang, Jianzhe Gu, Tingyu Cheng, Xiang Chen, Xiaoxiao Zhang, Wei Zhao, Youngwook Do, Shigeo Takahashi, Hsiang-Yun Wu, Teng Zhang, Lining Yao
Proceedings of the 2018 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems
Vol.: 1, Paper No. 260
DOI: 10.1145/3173574.3173834




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