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  • Impressora 3D com nanoprecisão
    p Um carro de corrida de 285 µm, impresso na Universidade de Tecnologia de Viena

    p Imprimir objetos tridimensionais com detalhes incrivelmente finos agora é possível usando "litografia de dois fótons". Com esta tecnologia, estruturas minúsculas em escala nanométrica podem ser fabricadas. Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Viena (TU Viena) fizeram um grande avanço na velocidade dessa técnica de impressão:A impressora 3D de alta precisão da TU Viena é ordens de magnitude mais rápida do que dispositivos semelhantes (veja o vídeo). Isso abre áreas de aplicação completamente novas, como na medicina. p A impressora 3D usa uma resina líquida, que é endurecido precisamente nos pontos corretos por um feixe de laser focalizado. O ponto focal do feixe de laser é guiado através da resina por espelhos móveis e deixa para trás uma linha polimerizada de polímero sólido, apenas algumas centenas de nanômetros de largura. Essa alta resolução permite a criação de esculturas complexamente estruturadas, tão pequenas quanto um grão de areia. “Até agora, esta técnica costumava ser bastante lenta ”, diz o professor Jürgen Stampfl do Instituto de Ciência e Tecnologia de Materiais da TU Viena. “A velocidade de impressão costumava ser medida em milímetros por segundo - nosso dispositivo pode fazer cinco metros em um segundo.” Na litografia de dois fótons, este é um recorde mundial.

    O vídeo mostra o processo de impressão 3D em tempo real. Devido à orientação muito rápida do feixe de laser, 100 camadas, consistindo em aproximadamente 200 linhas simples cada, são produzidos em quatro minutos.
    p Este incrível progresso foi possível pela combinação de várias novas ideias. “Foi fundamental melhorar o mecanismo de controle dos espelhos”, diz Jan Torgersen (TU Viena). Os espelhos estão continuamente em movimento durante o processo de impressão. Os períodos de aceleração e desaceleração devem ser ajustados com muita precisão para alcançar resultados de alta resolução em uma velocidade recorde.

    p Uma maquete da Catedral de Santo Estêvão, Viena. Crédito:Klaus Cicha

    p A impressão 3D não tem tudo a ver com mecânica - os químicos também tiveram um papel crucial a desempenhar neste projeto. “A resina contém moléculas, que são ativados pela luz do laser. Eles induzem uma reação em cadeia em outros componentes da resina, os chamados monômeros, e transformá-los em um sólido ”, disse Jan Torgersen. Essas moléculas iniciadoras só são ativadas se absorverem dois fótons do feixe de laser de uma vez - e isso só acontece no centro do feixe de laser, onde a intensidade é mais alta. Em contraste com as técnicas convencionais de impressão 3D, o material sólido pode ser criado em qualquer lugar dentro da resina líquida, em vez de apenas no topo da camada criada anteriormente. Portanto, a superfície de trabalho não precisa ser especialmente preparada antes que a próxima camada possa ser produzida (veja o Vídeo), o que economiza muito tempo. Uma equipe de químicos liderada pelo professor Robert Liska (TU Viena) desenvolveu os iniciadores adequados para esta resina especial.

    p A London Tower Bridge. Crédito:Klaus Cicha

    p Pesquisadores de todo o mundo estão trabalhando em impressoras 3D hoje - em universidades e também na indústria. “Nossa vantagem competitiva aqui na Universidade de Tecnologia de Viena vem do fato de que temos especialistas de áreas muito diferentes, trabalhando em diferentes partes do problema, em uma única universidade ”, Jürgen Stampfl enfatiza. Na ciência dos materiais, engenharia de processos ou otimização de fontes de luz, existem especialistas trabalhando juntos e tendo ideias mutuamente estimulantes.

    p Por causa do aumento drástico da velocidade, objetos muito maiores agora podem ser criados em um determinado período de tempo. Isso torna a litografia de dois fótons uma técnica interessante para a indústria. Na TU Viena, os cientistas estão agora desenvolvendo resinas biocompatíveis para aplicações médicas. Eles podem ser usados ​​para criar estruturas às quais as células vivas podem se anexar, facilitando a criação sistemática de tecidos biológicos. A impressora 3D também pode ser usada para criar peças de construção sob medida para tecnologia biomédica ou nanotecnologia.


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