p Permitindo que os usuários criem objetos, desde brinquedos simples até peças protéticas personalizadas, os plásticos são um material de impressão 3-D popular. Mas essas partes impressas são mecanicamente fracas - uma falha causada pela ligação imperfeita entre as camadas impressas individuais que compõem a parte 3-D. p Pesquisadores da Texas A&M University, em colaboração com cientistas da empresa Essentium, Inc. agora desenvolveu a tecnologia necessária para superar o "ponto fraco" da impressão 3-D. Ao integrar a ciência do plasma e a tecnologia de nanotubos de carbono na impressão 3-D padrão, os pesquisadores soldaram camadas impressas adjacentes com mais eficácia, aumentando a confiabilidade geral da peça final.

p "Encontrar uma maneira de remediar a ligação inadequada entre as camadas impressas tem sido uma busca contínua no campo da impressão 3-D, "disse Micah Green, professor associado do Departamento de Engenharia Química Artie McFerrin. "Agora desenvolvemos uma tecnologia sofisticada que pode reforçar a soldagem entre essas camadas durante a impressão da peça 3-D."

p Suas descobertas foram publicadas na edição de fevereiro do jornal Nano Letras .

p Os plásticos são comumente usados ​​para impressão 3-D de extrusão, conhecido tecnicamente como modelagem por deposição fundida. Nesta técnica, O plástico derretido é espremido para fora de um bico que imprime as peças camada por camada. Conforme as camadas impressas esfriam, eles se fundem para criar a parte 3-D final.

p Contudo, estudos mostram que essas camadas se unem de maneira imperfeita; as peças impressas são mais fracas do que as peças idênticas feitas por moldagem por injeção, onde os plásticos derretidos simplesmente assumem a forma de um molde predefinido após o resfriamento. Para unir essas interfaces de forma mais completa, aquecimento adicional é necessário, mas aquecer peças impressas usando algo semelhante a um forno tem uma grande desvantagem.

p "Se você colocar algo no forno, vai aquecer tudo, portanto, uma parte impressa em 3D pode deformar e derreter, perdendo sua forma, "Green disse." O que realmente precisávamos era de alguma forma de aquecer apenas as interfaces entre as camadas impressas e não a parte inteira. "

p Para promover a ligação entre camadas, a equipe se voltou para os nanotubos de carbono. Uma vez que essas partículas de carbono aquecem em resposta a correntes elétricas, os pesquisadores revestiram a superfície de cada camada impressa com esses nanomateriais. Semelhante ao efeito de aquecimento das microondas na comida, a equipe descobriu que esses revestimentos de nanotubos de carbono podem ser aquecidos usando correntes elétricas, permitindo que as camadas impressas se unam.

p Para aplicar eletricidade enquanto o objeto está sendo impresso, as correntes devem superar um pequeno espaço de ar entre o cabeçote de impressão e a parte 3-D. Uma opção para preencher essa lacuna de ar é usar eletrodos de metal que tocam diretamente na parte impressa, mas Green disse que esse contato pode causar danos inadvertidos à peça.

p A equipe colaborou com David Staack, professor associado do Departamento de Engenharia Mecânica J. Mike Walker '66, para gerar um feixe de partículas de ar carregadas, ou plasma, que pode levar uma carga elétrica para a superfície da peça impressa. Esta técnica permitiu que correntes elétricas passassem pela parte impressa, aquecer os nanotubos e soldar as camadas juntas.

p Com a tecnologia de plasma e o material termoplástico revestido com nanotubo de carbono no lugar, Os pesquisadores da Texas A&M e da Essentium adicionaram esses dois componentes às impressoras 3-D convencionais. Quando os pesquisadores testaram a resistência das peças impressas em 3-D usando sua nova tecnologia, eles descobriram que sua resistência era comparável às peças moldadas por injeção.

p "O Santo Graal da impressão 3-D é fazer com que a resistência da parte impressa em 3-D corresponda à de uma peça moldada, "Green disse." Neste estudo, temos usado com sucesso o aquecimento localizado para fortalecer as peças impressas em 3D, de modo que suas propriedades mecânicas agora rivalizam com as das peças moldadas. Com nossa tecnologia, os usuários agora podem imprimir uma peça personalizada, como uma prótese adaptada individualmente, e esta parte tratada termicamente será muito mais forte do que antes. "