Conheça a menor impressora 3D do mundo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/06/2024

O conceito propõe criar rapidamente objetos personalizados e de baixo custo em qualquer lugar.
[Imagem: Sampson Wilcox/RLE]

Impressora 3D em um chip

Imagine uma impressora 3D portátil, que você possa segurar na palma da sua mão e levar a qualquer lugar para criar rapidamente objetos personalizados e de baixo custo - uma peça para sua bicicleta ou jipe lá no fim do mundo, ou um componente para uma operação médica de emergência, por exemplo.

Este é o conceito que Sabrina Corsetti está desenvolvendo com seus colegas da Universidade do Texas e do MIT, ambas nos EUA.

Ela deu um grande passo para tornar sua ideia uma realidade ao criar a primeira impressora 3D baseada em chip. O dispositivo de prova de conceito consiste em um único chip em escala milimétrica que emite feixes de luz reconfiguráveis diretamente em um poço de resina, que então cura em uma forma sólida quando a luz o atinge, para formar o objeto desejado.

O chip fotônico não possui partes móveis, usando um conjunto de pequenas antenas ópticas para direcionar o feixe de luz até o ponto onde a resina se encontra. Essa combinação de fotônica sobre silício e fotoquímica foi demonstrada criando objetos em pequena escala - como os nomes das universidades - em questão de segundos.

"Com resinas fotocuráveis, é muito difícil fazer com que elas curem totalmente em comprimentos de onda infravermelhos, que é onde os sistemas integrados de matrizes de fases ópticas operavam no passado para sistemas Lidar," disse Sabrina. "Aqui, estamos no meio-termo entre a fotoquímica padrão e a fotônica de silício, usando resinas curáveis por luz visível e chips emissores de luz visível para criar esta impressora 3D baseada em chip. Você tem essa fusão de duas tecnologias em uma ideia completamente nova."

Em cima, o chip fotônico sobre uma moeda (esquerda) e o logotipo do MIT criado com a impressora também sobre uma moeda (direita). Embaixo o conceito de impressão 3D óptica de passada única.
[Imagem: Sabrina Corsetti et al. - 10.1038/s41377-024-01478-2]

Chip fotônico

A pesquisadora citou um sistema Lidar, ou radar de luz, porque essa é uma das especialidades da equipe. Os sensores Lidar, como os usados nos carros autônomos, mapeiam os arredores emitindo feixes de luz infravermelha, que refletem nos objetos ao redor. Os chips fotônicos sem partes móveis são ideais para isso.

Mais recentemente, a equipe se voltou para chips que emitem e direcionam luz visível para aplicações de realidade aumentada. Foi aí que veio a ideia de usar a mesma plataforma para criar uma impressora 3D miniaturizada.

O protótipo consiste em um único chip fotônico contendo um conjunto de antenas ópticas de 160 nanômetros de espessura, o que é cerca de um décimo da espessura de uma folha de papel.

Para transformar o protótipo em um produto utilizável, a equipe vislumbra um sistema no qual o chip fotônico ficará no fundo de um poço de resina, emitindo um holograma 3D de luz visível, curando rapidamente um objeto inteiro em uma única etapa.

Este tipo de impressora 3D portátil poderá ter muitas aplicações, como permitir que os médicos criem componentes de dispositivos médicos feitos sob medida diretamente na sala de cirurgia, ou permitir que engenheiros façam peças de reposição no local de trabalho.

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