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
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
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.
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