Como uma criança, Michael Sealy era alto. Um pouco desajeitado, ele diz. E ele tem uma prova duradoura:dois parafusos de metal em seu cotovelo esquerdo.

O canhoto foi submetido a cirurgia após tropeçar e fraturar o cotovelo na quinta série. Os cirurgiões inseriram os parafusos para manter o osso da ulna unido. O osso sarou. Os parafusos permaneceram.

"Começa a doer, "Sealy disse do cotovelo." Às vezes, parece estar relacionado com o tempo frio ou uma frente de tempestade se aproximando. Outras vezes, dói - e é claro que minha esposa não acredita em mim - quando estou fazendo tarefas, como carregar a jarra de leite ou tirar roupas da máquina de lavar. "

Agora professor assistente da Universidade de Nebraska-Lincoln, Sealy misturou negócios com esse desagrado ao ser pioneira em uma abordagem inovadora para uma busca de décadas.

"Em vez de ter esses implantes metálicos permanentes, vamos ter um que degrada com o tempo, "ele disse." Vamos eliminar toda essa ideia de uma segunda cirurgia para remover esses implantes. "

É um grande desafio por vários motivos. Mas a universidade equipou a Nebraska Engineering com tecnologia compatível com esse desafio:a primeira impressora 3-D do mundo que pode integrar vários materiais e processos de manufatura enquanto também imprime metais altamente reativos, como magnésio.

No corpo humano, o magnésio é um mineral essencial que realmente ajuda a manter a integridade estrutural dos ossos. No entanto, também se degrada rapidamente quando exposto ao oxigênio, água e sais, todos os quais são abundantes no corpo.

Essa combinação de familiaridade e reatividade, Sealy disse, torna o magnésio o principal candidato a se tornar o ingrediente principal em parafusos solúveis, placas e outros implantes médicos que poderiam eliminar cirurgias de acompanhamento ou uma vida inteira de dores durante tempestades de neve.

Para reforçar o magnésio contra os rigores do corpo por tempo suficiente para servir como um implante, Sealy começou a fazer experiências com uma técnica chamada de peening por choque a laser quando ainda era estudante de graduação.

"Esse processo é equivalente a pegar um martelo e bater no carro com ele, "disse ele." Eu faço a mesma coisa, exceto que eu faço isso com um laser - o laser é meu martelo - e bato no implante para torná-lo mais duro e mais forte. "

O peening de choque a laser ajudou o magnésio a resistir aos testes iniciais de corrosão tão bem que Sealy começou a pensar nos resultados de sua dissertação como "dados da casa do lago, porque era tão bom que eu iria comercializar a tecnologia e comprar uma casa no lago com esses resultados. "

Sealy então começou a testar a corrosão de longo prazo de peças de magnésio em um fluido que simulava o ambiente aquoso do corpo. Desta vez, os resultados foram mais preocupantes:os parafusos perderam 50% de sua resistência após apenas uma semana e 80% após duas semanas. Sealy percebeu rapidamente que peneirar apenas a superfície das partes de magnésio não seria suficiente.

"Com isso, Eu tenho 'resultados de papelão, “Ele admitiu com uma risada.“ Isso foi um pouco deprimente. Mas essa foi uma das minhas grandes motivações para vir para Nebraska. Percebi que se eu (quisesse) controlar a degradação desses implantes não apenas na superfície externa, mas durante toda a vida útil do dispositivo, Eu precisava chegar a algum lugar com uma impressora de metal 3-D que me permitisse imprimir esses implantes de magnésio. "

Não apenas qualquer impressora 3-D serviria. Ele precisava de acesso ao tipo de tecnologia que estava apenas começando a surgir. A Nebraska Engineering ofereceu a ele a oportunidade de ajudar a direcionar a compra de três impressoras 3-D de última geração.

Essas impressoras eliminam praticamente todo o oxigênio, umidade e outras impurezas que podem reagir com o magnésio - uma capacidade bastante rara em si mesma. Mas eles também permitem que os engenheiros do Nebraska construam componentes camada por camada, o que permite que Sealy e seus colegas incorporem vários materiais ou construam estruturas internas intrincadas.

O outro grande benefício? Ser capaz de aplicar vários tratamentos de manufatura - incluindo o peening por choque a laser - em qualquer uma ou em todas as camadas internas de uma peça.

"Então eu posso controlar a corrosão por meio desses dispositivos, "Sealy disse." Esta abordagem é essencialmente uma maneira de imprimir suas próprias propriedades mecânicas. É algo que a manufatura tradicional nunca teve a capacidade de fazer antes.

"O que é único em nossa impressora é que ela é a primeira em que eles realmente combinaram esses recursos de impressão híbrida e reativa. Eu diria que esta é provavelmente a instalação de manufatura aditiva híbrida mais avançada do mundo, só porque nosso equipamento é muito raro. "

Com esse nível de personalização sob seu comando, Sealy agora está experimentando para responder a várias perguntas:Como o peening de camadas individuais afeta a taxa de corrosão de uma peça resultante? Qual é a concentração ideal de magnésio em comparação com outros metais? Esses resultados mudam com base na técnica de impressão das peças?

"Essa é a parte divertida:descobrir quais são essas regras básicas para as diferentes tecnologias de impressão em diferentes sistemas de materiais, " ele disse.

Em última análise, Sealy disse, a abordagem de impressão e impressão deve ajudá-lo a projetar e construir implantes de magnésio que se degradam em taxas diferentes dentro do corpo. Um modelo de placa de clavícula ou pino de joelho pode degradar dentro de um ano, enquanto outro pode se dissolver em três ou cinco anos.

"Se você me levar quando eu estava na quinta série e quebrei meu cotovelo, Eu estava regenerando novo tecido ósseo rapidamente, "Sealy disse." Meus ossos estavam se curando rapidamente, então eu precisava de um implante que se degradasse rapidamente. Se alguém é uma mulher de 75 anos com osteoporose que talvez fumou a vida toda, ela não regenera novo tecido ósseo tão rápido. Ela pode precisar de um implante que degrada lentamente. Nós podemos fazer isso."