Os avanços na impressão 3D tornaram mais fácil para designers e engenheiros personalizar projetos, criar protótipos físicos em diferentes escalas e produzir estruturas que não podem ser feitas com técnicas de fabricação mais tradicionais. Mas a tecnologia ainda enfrenta limitações – o processo é lento e requer materiais específicos que, na maioria das vezes, devem ser usados ​​um de cada vez.
Pesquisadores de Stanford desenvolveram um método de impressão 3D que promete criar impressões mais rapidamente, usando vários tipos de resina em um único objeto. Seu design, publicado recentemente na revista Science Advances , é 5 a 10 vezes mais rápido do que o método de impressão de alta resolução mais rápido atualmente disponível e pode permitir que os pesquisadores usem resinas mais espessas com melhores propriedades mecânicas e elétricas.

"Esta nova tecnologia ajudará a realizar plenamente o potencial da impressão 3D", diz Joseph DeSimone, professor de medicina translacional de Sanjiv Sam Gambhir e professor de radiologia e engenharia química em Stanford e autor correspondente do artigo. "Isso nos permitirá imprimir muito mais rápido, ajudando a inaugurar uma nova era de fabricação digital, além de permitir a fabricação de objetos complexos e multimateriais em uma única etapa".

Controlando o fluxo de resina

O novo design melhora um método de impressão 3D criado por DeSimone e seus colegas em 2015 chamado produção contínua de interface líquida, ou CLIP. A impressão CLIP parece pertencer a um filme de ficção científica – uma plataforma ascendente puxa suavemente o objeto, aparentemente totalmente formado, de uma fina poça de resina. A resina na superfície é endurecida na forma correta por uma sequência de imagens UV projetadas através da piscina, enquanto uma camada de oxigênio impede a cura no fundo da piscina e cria uma "zona morta" onde a resina permanece na forma líquida.

A zona morta é a chave para a velocidade do CLIP. À medida que a peça sólida sobe, a resina líquida deve preencher atrás dela, permitindo uma impressão suave e contínua. Mas isso nem sempre acontece, principalmente se a peça subir muito rápido ou a resina for particularmente viscosa. Com este novo método, chamado injeção CLIP, ou iCLIP, os pesquisadores montaram bombas de seringa no topo da plataforma ascendente para adicionar resina adicional em pontos-chave.

"O fluxo de resina no CLIP é um processo muito passivo - você está apenas puxando o objeto para cima e esperando que a sucção possa trazer o material para a área onde é necessário", diz Gabriel Lipkowitz, Ph.D. estudante de engenharia mecânica em Stanford e principal autor do artigo. "Com esta nova tecnologia, injetamos resina ativamente nas áreas da impressora onde ela é necessária."

A resina é entregue através de conduítes que são impressos simultaneamente com o desenho. Os condutos podem ser removidos após a conclusão do objeto ou podem ser incorporados ao projeto da mesma forma que veias e artérias são construídas em nosso próprio corpo.

Impressão em vários materiais

Ao injetar resina adicional separadamente, o iCLIP oferece a oportunidade de imprimir com vários tipos de resina ao longo do processo de impressão - cada nova resina requer simplesmente sua própria seringa. Os pesquisadores testaram a impressora com até três seringas diferentes, cada uma cheia de resina tingida de uma cor diferente. Eles imprimiram com sucesso modelos de edifícios famosos de vários países na cor da bandeira de cada país, incluindo a Catedral de Santa Sofia no azul e amarelo da bandeira ucraniana e o Independence Hall em vermelho, branco e azul americano.

“A capacidade de fazer objetos com materiais variados ou propriedades mecânicas é o santo graal da impressão 3D”, diz Lipkowitz. "As aplicações vão desde estruturas de absorção de energia muito eficientes até objetos com diferentes propriedades ópticas e sensores avançados."

Tendo demonstrado com sucesso que o iCLIP tem potencial para imprimir com várias resinas, DeSimone, Lipkowitz e seus colegas estão trabalhando em software para otimizar o design da rede de distribuição de fluidos para cada peça impressa. Eles querem garantir que os designers tenham controle preciso sobre os limites entre os tipos de resina e, potencialmente, acelerem ainda mais o processo de impressão.

“Um designer não deveria ter que entender a dinâmica dos fluidos para imprimir um objeto com extrema rapidez”, diz Lipkowitz. "Estamos tentando criar um software eficiente que possa realizar uma parte que um designer deseja imprimir e gerar automaticamente não apenas a rede de distribuição, mas também determinar as taxas de fluxo para administrar diferentes resinas para atingir uma meta multimaterial". + Explorar mais

Os objetos agora podem ser impressos em 3D em resina opaca