A tecnologia das impressoras 3D já é algo presente no mundo moderno. Talvez você já tenha ouvido falar de pessoas fabricando acessórios plásticos em casa, em pequena escala, com equipamentos desse tipo.
Mas é muito maior que isso: as técnicas de impressão 3D estão cada vez mais sofisticadas e abrem um grande leque de potenciais inéditos para áreas tão díspares quanto a engenharia civil e a medicina.
Estamos próximos de imprimir órgãos humanos para transplante? Haverá uma universalização do acesso a casas próprias? Vamos dissecar o tema com calma para apreciar como se deve algo tão promissor. O primeiro passo é entender o que é uma impressora 3D.
O que é a impressão 3D?
Impressão 3D é um termo amplo, que abrange diferentes métodos sendo utilizados para criar modelos tridimensionais. Essa impressão de objetos é também conhecida como prototipagem rápida.
Essencialmente, a impressão é feita camada a camada, num processo complexo de sobreposição. O resultado é a materialização de um objeto, previamente projeto e programado para ser criado a partir de um computador.
É necessário usar um programa de computador para desenhar os itens e converter o arquivo num formato que a máquina seja capaz de interpretar. A partir desse projeto, o computador é capaz de organizar o processo de produção do protótipo.
Podemos comparar essas máquinas com impressoras convencionais: no lugar do papel, elas usam uma bandeja como superfície. No lugar do jato de tinta, bicos injetores despejam materiais de diferentes tipos, que acabam por formar os objetos. A “carga” da impressora varia conforme o modelo do aparelho e a demanda de quem imprime.
A implicação prática das impressoras 3D é encurtar muito o tempo entre a concepção de um item e sua produção. Antes delas, era necessário idealizar, desenhar e desenvolver um projeto antes de viabilizá-lo – cada etapa envolvendo custos.
Agora, é possível criar um protótipo já a partir da etapa do desenho. Os usos atuais de equipamentos desse tipo estão cada vez mais difundidos entre fabricantes industriais e até mesmo em alguns lares.
Quem criou a impressora 3D?
O engenheiro Charles Hull patenteou uma técnica interessante chamada esterolitografia em 1984: Hull tinha criado uma máquina que usava raios lasers para endurecer e fundir resinas em polímeros resistentes. Em suma, já era uma formação de impressão tridimensional.
Originalmente, Hull fabricava lâmpadas especiais com o método inovador. Porém, ele enxergou que o método seria valioso para outras indústrias e fundou a 3D Systems Corp., para vender os serviços a outras empresas.
Assim, a 3D Systems desenvolveu outras tecnologias de impressão 3D, como a Sinterização a Laser Seletiva (SLS). Competidores também entraram no mercado, difundindo novas técnicas para facilitar a produção – a exemplo de outra grande empresa, a Stratasys.
Com o passar do tempo, as aplicações da impressão 3D tornaram-se menos limitadas. Nos anos 1990 já era possível produzir mais tipos de objetos do que antes, mas o maquinário era grande, caro e restrito ao uso industrial.
No entanto, essa realidade começou a mudar de figura na década de 2010. Nesse período, versões acessíveis dessas máquinas passaram a ficar disponíveis em lojas de varejo.
Elas ainda são equipamentos bastante especializados, que demandam conhecimento técnico para operar e não são exatamente baratas. Mas estão muito longe de serem exclusividade de grandes indústrias: hoje é possível comprar um desses aparelhos por menos de mil dólares.
Métodos e materiais modernos
A impressão rápida permite criar objetos personalizados rapidamente, sob demanda e com a quantidade ótima de matéria-prima, evitando desperdícios. Portanto, não é apenas uma escolha eficaz, mas também sustentável de produção.
Atualmente, os principais materiais utilizados em equipamentos de impressão tridimensional são:
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- Papel
- Plástico
- Metais
- Borracha
- Vidro
- Resinas
- Cerâmica
As máquinas modernas de impressão são de vários tipos. O primeiro que podemos destacar é o mais difundido fora do ambiente industrial, o Modelo por Fusão e Depósito (FDM).
Esse é um método de baixo custo e pouca complexidade. Utiliza a fusão de fios de plástico para imprimir os objetos. Geralmente, os produtos são de porte pequeno e com acabamento simples.
Os motores dessas máquinas exigem menos potência e capacidade de resfriamento para funcionar. Portanto, podem se adaptar sem uma estrutura custosa e complexa, em locais como universidades e domicílios.
Por outro lado, existe a estereolitografia. Essa é a técnica desenvolvida por Charles Hull nos anos 80, que consiste em usar um raio laser ultravioleta para moldar as camadas do artefato com resina líquida de tipos variados. Gera resultados mais resistentes e sofisticados do que aqueles do método FDM, com investimentos de tempo e custo maiores.
Em terceiro lugar, a Sinterização Seletiva a Laser (SLS) traz máquinas mais robustas, mas mais capazes: elas permitem o uso de materiais tão diversos como poliamidas, cerâmicas, metais e elastômeros para compor objetos.
Na SLS, a matéria-prima é injetada em forma de pó, que é nivelado e fundido com o laser numa camada. A repetição do processo acaba por gerar a peça desenhada pelo fabricante.
Por fim, o método Polyjet é uma alternativa moderna. Ele combina camadas de plástico com agilidade e precisão maior do que métodos anteriores. Os resultados são reproduções fiéis e bem-acabadas dos projetos.
O estado da arte das impressoras 3D
Em âmbito doméstico e universitário, as tecnologias modernas de impressão permitem elaborar protótipos úteis para variados fins. Com a grande facilidade atual de compartilhamento de dados e a existência de fóruns específicos, não é difícil acessar modelos open-source dos mais variados objetos para colocá-los em prática na máquina.
Em âmbito industrial, a impressão 3D é um ativo integrado ao modo de produzir de muitas empresas. Os métodos sofisticaram-se e geram alguns exemplos dignos de nota em vários campos de conhecimento:
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- Durante a pandemia da covid-19, projetistas compartilharam gratuitamente modelos de peças de ventiladores para baratear e viabilizar o combate à doença em vários países.
- Em 2013, engenheiros de nanotecnologia da Universidade de Princeton usaram células de vitela e partículas de prata para imprimir uma orelha sintética capaz de ouvir frequências de rádio.
- Em 2013, o automóvel econômico Urbee 1 foi produzido inteiramente por prototipagem, pela empresa Kor Ecologic.
- Em 2014, a jovem inglesa Stephen Proder teve o rosto completamente reconstruído após um acidente de moto, devido ao mapeamento craniano com raio-X e a impressão 3D dos ossos para aplicação cirúrgica.
- Em 2019, a empresa Apis Cor criou o maior prédio impresso do mundo, em Dubai, nos Emirados Árabes. O edifício de 640 metros quadrados e dois andares foi construído por meio de prototipagem, um guindaste e o trabalho de três homens.
- Modelos plásticos de órgãos humanos têm sido utilizados para fazer o planejamento de cirurgias e complementar os resultados de exames de imagem – que são bidimensionais.
Em suma, a prototipagem rápida permite resultados melhores, mais rápidos e econômicos do que muitos métodos produtivos convencionais. Os próximos passos das descobertas nesse ramo têm tudo para revolucionar as práticas industriais – e afetar diretamente a vida de nós, consumidores e trabalhadores.
