O Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering em conjunto com a Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) – ambos da Universidade de Harvard (Estados Unidos) – desenvolveram uma nova técnica de impressão 3D que usa válvulas capazes de trocar múltiplos materiais até 50 vezes por segundo.

 

De acordo com informações do instituto, a nova técnica chamada multimaterial multinozzle 3D (MM3D) utiliza válvulas de pressão de alta velocidade para obter a alternância rápida de até oito materiais de impressão diferentes, possibilitando a fabricação de formas complexas em uma fração do tempo atualmente necessário, se comparada a equipamentos de impressão já existentes, com um ou múltiplos bicos.

 

Os próprios cabeçotes de impressão da técnica MM3D são fabricados por meio de impressão 3D, o que permite sua personalização e facilita sua adoção por outras pessoas na comunidade de fabricação aditiva. Ainda segundo o Wyss, cada bico é capaz de trocar de material até 50 vezes por segundo, o que é mais rápido do que os olhos podem ver, ou tão rápido quanto o bater de asas de um beija-flor. Um vídeo sobre as características, vantagens e velocidade dessa técnica pode ser visto logo abaixo.

 

 

Técnica chamada multimaterial multinozzle 3D (MM3D), desenvolvida pelo Wyss Institute, possibilita impressão de alta velocidade com múltiplos materiais (fonte: Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering)

 

A chave para a troca rápida de material são as junções em forma de Y dentro do cabeçote, em que os canais convergem em um único bico de saída. O formato do bico, a pressão de impressão e a viscosidade do material são calculados e ajustados precisamente de modo que, quando a pressão é aplicada a um dos dutos da junção, a substância que flui através deste não gera eletricidade estática em relação à substância do outro duto que, por sua vez, flui para trás impedindo a mistura entre materiais e preservando a qualidade do objeto impresso. Devido ao controle por válvulas pneumáticas de alta velocidade, o comportamento de fluxo unidirecional permite a rápida montagem de filamentos multimateriais que fluem continuamente através de cada bico, resultando na construção de uma peça 3D multimaterial.

 

Impressão 3D de materiais reativos

 

Além disso, segundo os autores do trabalho, devido à rapidez da impressão, é possível usar materiais reativos cujas propriedades mudam com o tempo ou sob estímulo, tais como epóxis, silicones, poliuretanos, ou integrar materiais semelhantes com propriedades díspares para criar arquiteturas que contenham elementos rígidos e flexíveis. Para exemplificar esta aplicação, o instituto projetou um robô composto por elastômeros rígidos e flexíveis que incluía canais pneumáticos incorporados, permitindo que fossem comprimidos e relaxados sequencialmente por vácuo, fazendo o robô "andar" enquanto suportava uma carga até oito vezes seu próprio peso (veja o vídeo).

 

A pesquisa, liderada por Jennifer Lewis acompanhada por outros três co-autores, foi apoiada também pelo Vannevar Bush Faculty Fellowship Program, pela National Science Foundation (Harvard MRSEC) e pelo Gettylab.

 

(fotos: Lori K. Sanders / Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering)

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