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Jul 27, 2023

Cientistas desenvolvem novo processo para multi

Cientistas da Universidade Heriot-Watt de Edimburgo desenvolveram um novo método que usa luz infravermelha próxima (NIR) para imprimir estruturas complexas em 3D com vários materiais e cores. Dr. José

Cientistas da Universidade Heriot-Watt de Edimburgo desenvolveram um novo método que usa luz infravermelha próxima (NIR) para imprimir estruturas complexas em 3D com vários materiais e cores. Dr. José Marques-Hueso liderou a pesquisa do Instituto de Sensores, Sinais e Sistemas de Heriot-Watt.

A equipe modificou o processo de impressão 3D de estereolitografia (SLA) amplamente utilizado para obter maior integração multimaterial.

A impressão 3D SLA tradicional aplica um laser azul ou UV a uma resina líquida, que é solidificada seletivamente camada por camada. No entanto, este processo carece de capacidades de mistura de materiais. Através deste novo processo, os cientistas empregaram uma fonte de luz NIR capaz de imprimir em 3D na cuba de resina em maiores profundidades. Os cientistas afirmam que este novo processo oferece um potencial significativo para peças especializadas em impressão 3D, particularmente nos setores da saúde e da eletrónica.

Este não é o primeiro processo de impressão 3D a permitir a impressão 3D multimaterial. Na verdade, a Deposição por Deposição Fundida (FDM) oferece há muito tempo recursos para impressão 3D com vários materiais. No entanto, os cientistas afirmam que o seu novo método permite a produção de peças multimateriais em resoluções muito mais altas.

De acordo com o Dr. Adilet Zhakeyev, Ph.D. pesquisador da Universidade Heriot-Watt que trabalha no projeto há quase três anos, “a tecnologia Fused Deposition Modeling (FDM) já era capaz de misturar materiais, mas o FDM tem uma resolução baixa, onde as camadas são visíveis, enquanto as tecnologias baseadas em luz , como a estereolitografia, podem fornecer amostras suaves com resoluções inferiores a cinco micrômetros.”

O projeto, intitulado 'Estereolitografia Multimaterial por Crosslinking através de Excitação de Luminescência', recebeu £ 280.000 em financiamento do Conselho de Pesquisa em Engenharia e Ciências Físicas (EPSRC). As descobertas da equipe foram publicadas na revista Applied Materials Today.

O novo processo de impressão 3D NIR

Uma novidade neste método é o uso de janelas de invisibilidade NIR de materiais para impressão 3D em profundidades superiores a 5 cm, um aumento substancial em relação ao limite de profundidade de 0,1 mm da tecnologia SLA convencional. O Dr. Marques-Hueso afirma que este método “nunca foi feito antes”.

Um dos principais benefícios deste novo processo é que ele permite aos usuários imprimir uma peça em 3D em um material, adicionando um segundo material posteriormente. Este segundo material não está limitado às superfícies superior e externa da peça impressa em 3D e pode ser solidificado em qualquer posição no espaço 3D. Isso ocorre porque o laser NIR pode penetrar na camada externa da peça inicial.

“Por exemplo, podemos imprimir um cubo oco que é praticamente selado em todos os lados. Podemos então voltar mais tarde e imprimir um objeto feito de um material totalmente diferente dentro desta caixa porque o laser NIR penetrará no material anterior como se fosse invisível porque, na verdade, é completamente transparente no NIR”, explicou o Dr. Marques-Hueso.

Segundo os pesquisadores, um componente-chave deste projeto tem sido o desenvolvimento de resinas projetadas contendo nanopartículas que apresentam conversão ascendente óptica. Essas nanopartículas absorvem os fótons NIR, transformando-os em fótons azuis, que solidificam a resina.

Este fenómeno é “não linear”, o que significa que pode obter os fotões azuis principalmente no foco do laser e não no caminho através dele. Isto permite que o NIR penetre profundamente no material como se fosse transparente, solidificando apenas o material interno.

Em última análise, este novo processo permite que vários materiais com propriedades diferentes sejam impressos em 3D na mesma amostra. Por exemplo, elastômeros flexíveis e acrílico rígido podem ser impressos em 3D juntos. Os cientistas apontam para várias aplicações que este método beneficia, incluindo impressão 3D dentro de cavidades, produção de calçados, restauração de objetos quebrados e bioimpressão in-situ através da pele.

Este processo também é notável por sua acessibilidade. “Uma clara vantagem desta técnica é que a máquina completa pode ser construída por menos de £400. Algumas outras tecnologias avançadas que utilizam lasers, como a Polimerização de Dois Fótons (2PP), requerem lasers ultrarrápidos caros na ordem de dezenas de milhares de libras, mas este não é o nosso caso porque nossos materiais especializados permitem o uso de lasers baratos”, disse o Dr. Marques-Hueso.