Impressora 3D: Tecnologia, Saúde (Protéses), Lazer

A Impressão 3D surgiu em 1984, a primeira impressão 3D funcionando a pleno vapor foi invetada por Chuck Hull, um norte-americano do estado da Califórnia, em 1984, utilizando a estereolitografia, tecnologia precursora da impressão 3D. Hull já havia desenvolvido um ano antes a tecnologia do que viria a ser a máquina, quando ela tinha duas funções principais, sendo uma delas a criação de lâmpadas para solidificação de resinas, primeiro objeto criado pela ferramenta.

A principal, entretanto, foi a confecção de partes de plástico de forma rápida, já que o processo tradicional levava de seis a oito semanas, e as peças ainda precisavam ser refeitas diversas vezes devido a problemas na manufatura. Sendo assim, com a produção desses componentes em um ambiente controlado e de maneira muito mais veloz, a impressora 3D já demonstrava flexibilidade e rapidez, duas de suas principais características até 2014.1 A tecnologia de impressão 3D desenvolvido pela Carbon3D Inc., permite objetos crescerem a partir de um meio líquido continuamente em vez de ser construído camada por camada, como têm sido desde dos anos 90, o que representa uma abordagem fundamentalmente nova para a impressão 3D. A tecnologia permite que os produtos prontos para uso serem feito 25 a 100 vezes mais rápido do que outros métodos e cria geometrias anteriormente inatingíveis que abre oportunidades para a inovação, não só na área da saúde e medicina, mas também em outras grandes indústrias como automotiva e de aviação2 .

A Impressão 3D também conhecida como prototipagem rápida, é uma forma de tecnologia de fabricação aditiva onde um modelo tridimensional é criado por sucessivas camadas de material.3 São geralmente mais rápidas, mais poderosas e mais fáceis de se usar do que outras tecnologias de fabricação aditiva. Oferecem aos desenvolvedores de produtos a habilidade de num simples processo imprimirem partes de alguns materiais com diferentes propriedades físicas e mecânicas. Tecnologias de impressão avançadas permitem imitar com precisão quase exata a aparência e funcionalidades dos protótipos dos produtos.4

Fabricação aditiva é o processo de criar objetos sólidos tridimensionais a partir de modelos digitais. As tecnologias de fabricação aditiva compreendem a fusão a laser, fundição a vácuo e moldagem por injeção.A fusão a laser é um processo de fabricação aditiva digital que utiliza energia laser concentrada para fundir pós metálicos em objetos 3D. A fusão a laser é uma tecnologia de fabricação emergente, com presença na indústria médica (ortopedia), aeroespacial, assim como nos setores de engenharia de alta tecnologia e eletrônica

A fundição a vácuo basicamente é utilizada para produzir protótipos de alta qualidade em variedade de resinas de poliuretano (PU) que mimetizam o desenho de polímeros de engenharia. O nylon também pode ser fundido a vacuo e criar matrizes de cera para processos de fundiçao de cera perdida.Algumas máquinas injetoras são apropriadas para a produção de pequenas series, utilizando molde de resina, ou produção em série de pequenas peças pesando ate 12 gramas dependendo do modelo escolhido.

Nos últimos anos, as impressoras 3D tornaram-se financeiramente acessíveis para pequenas e médias empresas, levando a prototipagem da indústria pesada para o ambiente de trabalho. Além disso, é possível simultaneamente depositar diferentes tipos de materiais. A tecnologia é utilizada em diversos ramos de produção, como em joalheria, calçado, design de produto,arquitetura, automotivo, aeroespacial5 6 7 8 9 10 11 e indústrias de desenvolvimento médico (Graças aos avanços da impressão 3-D, é possível imprimir tudo, desde próteses a corações, rins e outros órgãos vitais humanos12 ). Agora, os pesquisadores estão trabalhando o uso da tecnologia em uma máquina de fabricação de moléculas para simplificar química complexa13

Princípios Gerais

Modelo 3D em corte.

Modelagem

Para que haja a impressão de algum objeto em 3 dimensões é necessário antes de tudo realizar a Modelagem. Os Modelos para impressões 3D podem ser criados através de um software de modelagem em 3D ou através de uma digitalização em 3 dimensões. Um software de modelagem tridimensional é utilizado para desenhar o que será impresso. Como alternativa, se pode baixar um modelo já pronto. O computador envia as instruções para a impressora, que aquece a matéria-prima e começa a desenvolver o modelo em uma pilha muito fina de camadas.

Modelos para impressões 3D podem ser criados através de um pacote CAD (do inglês: computer aided design) ou através de scanner 3D. O processo de modelagem manual dos dados geométricos preparando para computação gráfica 3D é semelhante às artes plásticas, como escultura. Adigitalização 3D é um processo de análise e coleta de dados de objeto real, a sua forma e aparência, e construção de modelos tridimensionaisdigitais. A criação manual de modelos de impressão 3D é altamente complexa para usuários comuns (que não tenham um nível avançado de conhecimento na área). Por esse motivo, nos últimos anos, surgiram várias empresas no mercado de impressão 3D.

Impressão

Para executar uma impressão, o dispositivo lê o projeto a partir de um arquivo *.STL e estabelece camadas sucessivas de líquido, pó, papel ou folha de material para construir o modelo através de uma série de seções transversais. Estas camadas, que correspondem às seções transversais virtuais a partir do modelo de CAD, são unidos automaticamente ou fundidos para criar a forma final. A principal vantagem desta técnica é a sua capacidade para criar praticamente qualquer forma ou característica geométrica.

No uso doméstico já foram criados acessórios diversos, brinquedos, capas de celular, esculturas, objetos de decoração, sapatos, objetos de cozinha, etc. No uso empresarial, algumas empresas criam protótipos de produtos, como moveis planejados, eletrodomésticos, peças automobilísticas, instrumentos musicais, joias e até armas de fogo. Na área da saúde, protótipos de crânio e de outros ossos já foram criados para auxiliar em uma operação.

Impressoras 3D montam objetos, camada por camada, a partir de pedaços de materiais, da mesma forma que as impressoras tradicionais criam imagens de pontos de tinta ou toner. Esse método de fabricação é chamado de aditivo, em oposição à produção subtrativa, que remove as partes de que não se precisa a partir do material bruto.

Imagine um bolo com muitas camadas, sendo criado pedaço por pedaço, desde o início, até que o todo esteja montado. O procedimento depende do objeto que vai ser impresso. Em geral, o material é derretido (no caso do plástico, por exemplo) e aplicado por bicos de extrusão até formar o objeto tridimensional.

A impressão 3D tem início a partir do nada: começa adicionando materiais, camada por camada, até que o item esteja pronto. O tempo de impressão varia de acordo com o tamanho do produto desejado: pode levar de poucos minutos a algumas horas.

Nos dias de hoje[editar | editar código-fonte]

Nos últimos anos, alto preço e dificuldade de manuseio afastavam os interessados, mas isso está mudando. Com alguns dos últimos modelos, criar o produto que você quiser é apenas uma questão de gerar (ou baixar) um modelo de design virtual; modificá-lo, se for preciso, para adequar o objeto ao seu gosto, e então enviar o arquivo para ser impresso. Tão fácil quando imprimir uma foto. É como mágica.

O noticiário sobre impressão 3D tem trazido documentários, vídeos e matérias daqueles que ajudam a restaurar a esperança na humanidade. São pessoas motivadas a solucionar pequenos problemas do cotidiano usando a tecnologia de impressão 3D, transformando completamente a vida das pessoas e até salvando vidas.

Um dos mais emocionantes casos do tipo é o , iniciativa que cria mãos robóticas para quem nasceu com problemas congênitos que impediram ou mal-formaram esse membro, ou para pessoas que tenham sofrido algum tipo de acidente.Usando uma impressora MakerBot, o carpinteiro Richard Van As, que perdeu 4 dedos da mão em um acidente de trabalho, e o designer Ivan Owen criaram que agarram objetos.Os dedos todos se movem de acordo com um comando dado pelo pulso do usuário da prótese. Caso seja dobrado para ‘fora’, os dedos se abrem; fechando o pulso para dentro, os dedos se fecham, segurando objetos e transformando a vida de crianças como Liam, de 5 anos, que nasceu sem os dedos da mão direita.

Com a impressora 3D à disposição, Owen e Van As puderam experimentar o desenvolvimento das Robohands com pouco investimento e a milhas de distância um do outro, já que se tornou muito mais simples aprimorar as mãos robóticas e imprimir novas peças com bastante rapidez.Outro grande benefício é que as crianças podem ter suas mãos consertadas com uma velocidade incrível caso quebrem alguma peça acidentalmente, o que dá a elas a liberdade de usar a mão robótica como bem entenderem, seja para nadar, brincar ou correr, sem precisar temer uma possível quebra da prótese. Durante a fase de crescimento, as mãos feitas com impressoras 3D também são simples de adaptar ao desenvolvimento e crescimento dos pequenos: basta aumentar as falanges e ajustar as tiras que se prendem ao pulso.

Com a impressão 3D, o consumo no futuro poderá ser just in time – já imaginou apenas ter que adquirir a “modelagem” do que você precisa e imprimir em casa, quantas vezes quiser?

Toda novidade assusta por que não sabemos como lidar com ela e quais serão suas consequências. A impressão 3D tem seu lado Jedi e seu lado negro da Força. O importante será encontrar formas de controlar o lado ruim e aproveitar as coisas boas.