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Jun 14, 2023

Uma maneira pegajosa de imprimir plásticos em 3D

O uso de plásticos para produção em massa tem suas raízes na década de 1860 e John

O uso de plásticos para produção em massa tem suas raízes na década de 1860 e John Wesley Hyatt, um impressor de Albany, Nova York. A Hyatt estava respondendo à oferta de uma recompensa de $ 10.000 para qualquer um que apresentasse uma maneira alternativa de fazer bolas de bilhar - que eram, naquela época, esculpidas em marfim, uma mercadoria que estava se tornando escassa. Sua solução foi moldá-los bombeando um plástico sintético derretido chamado celulóide em um molde.

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Embora Hyatt pareça nunca ter recebido o prêmio, o processo que ele inventou, a moldagem por injeção, tornou-se a maneira pela qual a maioria dos itens de plástico é feita. Pelo menos eram até o surgimento no início dos anos 1980 da manufatura aditiva, popularmente conhecida como impressão 3D. As máquinas que podem imprimir coisas em plástico tornaram-se cada vez mais capazes, produzindo objetos que vão desde brinquedos a implantes médicos e componentes para carros, drones e aeronaves.

Outro avanço está sendo feito. A bcn3d Technologies, produtora espanhola de impressoras 3D, desenvolveu uma nova forma de impressão em plástico que chama de fabricação de litografia viscosa (vlm). De um número inicial de 500 empresas que disseram estar interessadas em experimentar a ideia, a bcn3d reduziu o número para 20 grandes fabricantes de setores como automobilístico, eletrônico e de engenharia. Eles agora estão trabalhando em possíveis aplicações na sede da empresa em Barcelona. O plano é que no início do próximo ano eles instalem máquinas vlm em suas fábricas em todo o mundo antes que as impressoras sejam colocadas à venda em 2024.

As impressoras 3D podem fazer objetos de plástico de várias maneiras. Uma técnica amplamente utilizada envolve uma cabeça de extrusão traçando linhas de polímero fundido em uma chamada placa de construção. Depois que a primeira camada é concluída, a placa se move um pouco para baixo, uma segunda camada é adicionada sobre a primeira e assim por diante. Máquinas mais recentes projetam um padrão de luz ultravioleta (uv) em um tanque de resina líquida fotossensível para curar e solidificar as camadas necessárias para criar um objeto. Uma placa de construção puxa constantemente o objeto para fora do tanque.

É essa segunda abordagem que o vlm está construindo, por assim dizer - embora o processo funcione mais como uma impressora de tela de cabeça para baixo. A máquina consiste em um par de reservatórios de resina líquida, um de cada lado de uma placa de construção. Acima de tudo isso, há uma tela transparente que se move para frente e para trás. Quando um lado da tela está acima de um reservatório, um rolo cobre sua parte inferior com uma fina película de resina. Ao mesmo tempo, o lado adjacente da tela, já revestido no segundo reservatório, é posicionado sobre a placa de construção.

A placa então sobe para fazer contato com o filme de resina nesta parte da tela. Um padrão de luz ultravioleta de um lcd é projetado através da tela de cima para curar a resina em áreas específicas, permitindo que uma camada completa seja solidificada de uma só vez. À medida que a placa de construção é abaixada, ela remove essa camada. A parte descascada da tela desliza de volta para seu reservatório, onde qualquer resina não utilizada é recuperada para ser reutilizada, e o outro lado da tela recém-revestido é submetido ao mesmo processo de cura uv e descascamento. E assim o processo continua, para frente e para trás, até que o objeto esteja completo.

Um benefício da impressão em resinas é que elas produzem peças plásticas de alta qualidade com detalhes finos. Uma desvantagem é que eles podem ser quebradiços. É possível misturar materiais adicionais em resinas, para melhorar a resistência, por exemplo, ou adicionar flexibilidade. Mas, um pouco como adicionar mais ingredientes a um bolo, isso engrossa a mistura, o que pode dificultar a impressão da resina. O processo vlm, no entanto, pode lidar com isso porque, como explica Eric Pallarés, diretor de tecnologia da empresa, ele foi projetado desde o início para usar resinas muito mais espessas.

Os dois reservatórios também podem ser preenchidos com resinas diferentes, permitindo uma construção mais complexa. Isso permitiria, digamos, que uma superfície de toque suave fosse adicionada a uma chave rígida. A resistência pode ser obtida misturando-se materiais de enchimento feitos de restos triturados de objetos impressos anteriormente. Alternativamente, um material solúvel pode ser impresso para suportar estruturas delicadas durante a construção, e esses suportes podem ser lavados. No momento, as estruturas de suporte muitas vezes precisam ser adicionadas e removidas laboriosamente, à mão.