Chapas planas vão pipocar em objetos 3D

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/07/2016

Os recortes feitos na chapa por uma cortadeira a laser transformam um plástico comum em um material auxético.
[Imagem: Mina Konakovic]

Sem prensa

Em milhares de fábricas ao redor do mundo, chapas planas de aço, alumínio e outros metais são transformadas em objetos 3D por prensas capazes de exercer toneladas de pressão nessas chapas posicionadas contra um molde.

Mas tudo isso pode ser muito mais sutil, gastar menos energia e menos matéria-prima, e ainda gerar objetos 3D sem danos estruturais.

Keenan Crane, da Universidade Carnegie Mellon (EUA), e Mina Konakovic, do Instituto Federal de Tecnologia da Suíça, desenvolveram uma ferramenta que permite transformar chapas planas - de metais ou de plásticos - em objetos 3D com incrível precisão.

Auxéticos deformáveis

A técnica consiste em recortar partes da chapa, fazendo furos com formatos precisos e perfeitamente posicionados para cada objeto 3D que se quer construir.

Com a geometria precisa dos recortes, as chapas passam a se expandir uniformemente em duas dimensões quando tensionadas - para comparação, quando se puxa as extremidades de uma borracha, ela estica no comprimento, mas estreita na largura - em termos técnicos, a chapa passa a ter características dos chamados materiais auxéticos.

Desta forma, ao se tensionar a chapa já recortada, ela naturalmente se ajusta e se projeta para formar o objeto em três dimensões.

Os materiais que não concordam com as leis da física

"Nós estamos pegando uma peça plana de material e dando a ela a tendência, ou mesmo o desejo, de se dobrar em um determinado formato 3D," disse Crane.

A técnica foi testada usando chapas de plástico que são flexíveis, mas não esticáveis. Fazendo cortes hexagonais definidos com precisão por um programa criado pela dupla, eles fizeram máscaras, esculturas, um abajur e até um sapato de salto alto.

Sapato feminino fabricado sem fazer força.
[Imagem: Mina Konakovic]

Materiais programáveis

Já se sabia que era possível "programar" os materiais para que eles se deformassem em estruturas precisas, mas traçar os recortes para cada objeto é uma tarefa complexa demais.

"Artistas e projetistas têm brincado com esses materiais, mas eles acabam limitados pelas coisas que podem fabricar à mão. Nós queríamos ver o que se pode fazer se você tiver a computação envolvida," disse Crane.

No estágio atual do trabalho, a folha plana ainda precisa ser pressionada contra um molde para que as partes triangulares que restam após o corte se reajustem para assumir suas posições definitivas - embora não seja preciso fazer a força necessária para a prensagem convencional.

O próximo passo, segundo os dois pesquisadores, será usar materiais que possam assumir automaticamente sua posição, literalmente "pipocando" no objeto desejado, dispensando de vez os moldes e as prensas.