Do zero: Levando a tecnologia de impressão 3D para o próximo nível

Um banho de suporte usado para suportar a integridade estrutural dos tecidos impressos, permitindo a impressão com complexidades anatômicas. Crédito: Patrick Mansell / Penn State. Creative Commons

21 de março de 2022

Por Sara LaJeunesse

Timothy Simpson é o orgulhoso proprietário de um relógio de pulso personalizado, um dos poucos feitos inteiramente nos Estados Unidos atualmente. Criado pela Vortic Watch Company, uma empresa de propriedade do ex-aluno da Penn State RT Custer, a peça é um lindo relógio de bolso de 1908 feito em Waltham, Massachusetts, envolto em uma carcaça externa de titânio impressa em 3D e equipada com uma pulseira de couro personalizada.

Com a impressão 3D, "a Vortic foi capaz de dar nova vida a uma antiguidade e criar um nicho de luxo de luxo", disse Simpson, chefe interino do departamento da Escola de Design de Engenharia, Tecnologia e Programas Profissionais e professor Paul Morrow em Projeto de Engenharia e Manufatura.

Uma grande parte do apelo da tecnologia, Simpson acrescentou, é que ela permite um nível de personalização que não é possível com a fabricação tradicional. Com a impressão 3D, a Vortic pode criar acessórios de titânio personalizados para cada relógio exclusivo usando a mesma máquina e fazendo pedidos após receber o pagamento. Para Custer e um número crescente de outros, a impressão 3D reduziu as barreiras à fabricação.

"Ele democratiza o empreendedorismo, especialmente para startups baseadas em hardware", disse Simpson. "Os empresários não precisam investir milhões de dólares em máquinas e equipamentos. Eles podem apenas comprar algumas impressoras e começar a fazer coisas."

"Do ponto de vista da capacidade, estamos entre as principais instituições do mundo em manufatura aditiva."

Tim Simpson, Paul Morrow Professor em Projeto de Engenharia e Manufatura

De fato, por cerca de US$ 150, qualquer pessoa pode sair de um Walmart com uma impressora 3D capaz de criar uma variedade crescente de ferramentas, brinquedos e outras bugigangas. Nos últimos anos, porém, a técnica tornou-se consideravelmente mais sofisticada; seus produtos vão além de apenas pedaços de plástico para incluir itens de alta tecnologia fabricados em metal, concreto, argila e até mesmo biomateriais. Pesquisadores da Penn State estão na vanguarda do campo agora conhecido como manufatura aditiva, trabalhando para aprimorar os recursos da impressão 3D com o objetivo de abordar problemas prementes na saúde humana, habitação e transporte, entre outras áreas.

Um jogo de bola diferente

"Qualquer um pode comprar uma impressora, aprender a colocar material nela e pronto, mas projetar peças que realmente aproveitem a impressão 3D - para que sejam melhores, mais rápidas e mais baratas do que os componentes fabricados tradicionalmente - é outro jogo", disse Simpson. "Você tem que entender a economia, os materiais, o design, o processo. É um esporte de contato; você tem que conviver e conversar com especialistas em muitas outras disciplinas para realmente fazer aditivo bem."

A capacidade dos pesquisadores da Penn State de fazer exatamente isso – colaborar com colegas de várias disciplinas para abordar todos os componentes de um problema e sua solução – é um ponto forte da Universidade, disse Simpson. "Por causa disso", acrescentou, "do ponto de vista da capacidade, estamos entre as principais instituições do mundo em manufatura aditiva e, como resultado, continuamos a expandir para novas áreas."

O termo manufatura aditiva, explicou Simpson, descreve o uso da impressão 3D para fazer componentes funcionais em um ambiente de fabricação. O processo é "aditivo" porque produz um objeto construindo-o uma camada por vez. "Pense na água pingando do teto de uma caverna e depositando finas camadas de minerais para formar estalagmites no chão da caverna", disse ele. Por outro lado, a manufatura subtrativa cria componentes removendo material até que a peça final esteja completa. O processo aditivo, por sua natureza, é mais flexível e muito menos dispendioso.

Experimentos de fabricação aditiva de deposição de energia dirigida exploram o impacto do processamento a laser pulsado na microestrutura e nas propriedades do material. Crédito: Jason Bolt, ARL, Penn State. Todos os direitos reservados.