Sistema de impressão 3D em vidro 8Chikara Inamura, Michael Stern, Daniel Lizardo, Peter Houk, and Neri Oxma)

Novas técnicas de impressão 3D permitem utilizar na manufatura aditiva materiais como vidro ou nanotubos de carbono. Estes ampliam o espetro de aplicações industriais desta tecnologia. Tirando partido das suas caraterísticas específicas, permitem imprimir objetos mais resistentes, condutores, biocompatíveis ou translúcidos. Estes progressos podem ser aliados a inovações nas tecnologias de digitalização 3D. Se até agora estas permitiam obter a forma exterior dos objetos, uma nova técnica permite desconstruir a estrutura dos modelos digitalizados, possibilitando aplicação de engenharia reversa.

Impressão 3D em Vidro

Peça de vidro impressa em 3D (Chikara Inamura, Michael Stern, Daniel Lizardo, Peter Houk, and Neri Oxma)

A investigação de novos materiais para aplicação em manufatura aditiva deu, recentemente, um grande passo. O sistema G3DP2, criado pelos cientistas Chikara Inamura, Michael Stern, Daniel Lizardo, Peter Houk e Neri Oxman no MIT utiliza vidro derretido como material de impressão.

Este sistema combina controlo térmico em três zonas com movimento em quatro eixos. O objetivo é o de possibilitar aplicações industriais com elevados níveis de produtividade e fiabilidade, mantendo o rigor na impressão.  A impressora utiliza duas câmaras. A primeira, aquecida, mantém o vidro em estado de derretido para poder ser utilizado pelo extrusor. A segunda câmara, com controle térmico, é onde a impressão 3D é realizada. A mesa de impressão desce enquanto a cabeça de impressão deposita o material. A extrusão é controlada para arrefecer e cristalizar sem injetar impurezas ou criar problemas estruturais.

Impressão 3D com Nanotubos de Carbono

Nanotubos de carbono (wikimedia Commons)

Este é um material que dificilmente chegará às máquinas de impressão 3D caseiras. Mas se conseguir ser aplicado à manufatura aditiva, poderá provocar uma autêntica revolução industrial. Investigadores da Nanyang Technical Universtiy de Singapura estão a investigar técnicas de manufatura aditiva utilizando nanotubos de carbono. Este material, conhecimento como fullereno devido à forma com a sua estrutura molecular, similar às estruturas geodésicas propostas pos Buckminster Fuller, ocorre naturalmente na natureza em configurações instáveis. Em laboratório, é possível produzir estruturas moleculares em forma tubular. Este tubos de carbono são uns dos materiais nanotecnológicos mais resistentes. São apontados como um possível material para cablagens de elevadores espaciais.

As aplicações deste material podem ser combinadas em materiais compósitos, com percentagens de nanotubos. Exemplos incluem fibras mais resistentes em ambientes de elevada humidade, polímeros com grande condutividade térmica, ou compósitos de epóxi com níveis de resistência estruturais superiores ao material sem adição de nanotubos. Os nanotubos de carbono podem ser aplicados na produção de painéis solares, optoeletrónica, ou manufatura de filtros de purificação de água, entre outras aplicações.

Os nanotubos de carbono já estão a ser aplicados na manufatura aditiva. São componentes de materiais compósitos utilizados para imprimir polímeros com memória em robótica soft. Este tipo de polímeros é deformável mas guarda a memória da sua forma original. Revertem com aplicação de estímulos externos, como mudanças de temperaturas ou impulsos elétricos. Sendo considerados materiais biocompatíveis, compósitos de nanotubos de carbono podem vir a ser usados na bioimpressão de tecidos e órgãos humanos.

Engenharia Reversa com Digitalização 3D

Uma forma de aplicar estes novos materiais pode envolver a engenharia reversa. Utilizando digitalização 3D, pode-se recriar objetos, imprindo-os para novas aplicações. Os investigadores  Tao Du, Jeevana Priya Inala, Yewen Pu, Andrew Spielberg, Adriana Schulz, Daniela Rus, Armando Solar-Lezama, and Wojciech Matusik. do MIT desenvolveram o método InverseCSG: Automatic Conversion of 3D Models to CSG Trees para aplicar engenharia reversa a peças digitalizadas em 3D. Este método permite criar, para um modelo 3D completo e único, uma listagem de elementos estruturais que podem ser modificados. A técnica funciona subdividindo o modelo original em sólidos geométricos, que são agrupados para formar objetos complexos.

A digitalização 3D permite trazer o real para o ecrã. Tem sido extensivamente utilizada na arqueologia, como meio de estudo e preservação digital de artefatos. Arquitetos, geógrafos e topógrafos utilizam estas tecnologias para compreender melhor a topologia dos terrenos Na engenharia, digitalizar objetos permite recriá-los em 3D para modificação ou reconstrução. No entanto, até agora a digitalização 3D apenas obtém um modelo do exterior do objeto digitalizado. Esta nova técnica possibilita  a capacidade de poder desmontar o modelo completo em peças elementares, que podem ser modificadas ou aperfeiçoadas. Pode-se tornar uma excelente ferramenta para o trabalho de engenheiros. Ou, também, ser uma nova forma de pirataria industrial, capturando modelos a partir de objetos reais e decompondo-os nos seus componentes.

Aceite o nosso convite e leia o artigo Projeto MELT: Impressão em 3D na ISS, com tecnologia portuguesa.

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Professor de TIC e coordenador PTE no AEVP onde dinamiza os projetos As TIC em 3D, LCD - Clube de Robótica; Fab@rts: o 3D nas Mãos da Educação, distinguido com prémio de mérito da Rede de Bibliotecas Escolares. Distinguido com o prémio Inclusão e Literacia Digital em 2016 (FCT/Rede TIC e Sociedade). Licenciado em ensino de Educação Visual e Tecnológica, Mestre em Informática Educacional pela Universidade Católica Portuguesa. Correntemente, frequenta pós-graduação em Programação e Robótica na Educação pelo Instituto de Educação da Universidade de Lisboa. Tutor online na Universidade Aberta. Formador especializado em introdução à modelação e impressão 3D em contextos educacionais na ANPRI (Associação Nacional de Professores de Informática) e CFAERC. Co-criador do projeto de robótica educativa open source de baixo custo Robot Anprino. Colaborador do fablab Lab Aberto, em Torres Vedras. O seu mais recente projeto é ser um dos coordenadores do concurso 3Digital, que estimula a utilização de tecnologias 3D com alunos do ensino básico e secundário.