Impressora 3D de alto rendimento produz peças prontas para a indústria

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/11/2019

É a maior impressora 3D desse tipo, voltada para a fabricação de peças para uso industrial.
[Imagem: Northwestern University]

Grande e rápida

Uma nova tecnologia permitiu construir uma impressora 3D tão grande e tão rápida que é possível imprimir um objeto do tamanho de um ser humano adulto em poucas horas.

Batizada de HARP (sigla em inglês para impressão rápida em grandes áreas), essa tecnologia permite um rendimento recorde, viabilizando a fabricação de produtos sob encomenda.

O protótipo tem 4 metros de altura e um leito de impressão de 1,9 metro quadrado, imprimindo a uma velocidade de cerca de meio metro de altura por hora - um rendimento recorde para o campo da impressão 3D. Isso significa que o equipamento pode imprimir peças grandes e únicas ou várias peças pequenas diferentes ao mesmo tempo.

E as peças impressas continuamente são mecanicamente robustas, em oposição às estruturas laminadas comuns a outras tecnologias de impressão 3D. Segundo a equipe, as peças têm a resistência necessária para uma aplicação direta em carros, aviões, odontologia, ortopedia, moda e etc.

Estereolitografia

Nos últimos 30 anos, a maioria dos esforços na área de impressão 3D tem-se concentrado na melhoria das técnicas já em uso, superando seus limites. Frequentemente, a possibilidade de fabricação de peças maiores vem ao custo da diminuição da velocidade, do rendimento ou da resolução.

O principal motivador da tecnologia HARP foi romper com esses compromissos, permitindo competir com a resolução e o rendimento das técnicas tradicionais de fabricação.

"A impressão 3D é conceitualmente poderosa, mas tem sido limitada na prática," disse o professor Chad Mirkin, da Universidade Northwestern (EUA). "Se pudermos imprimir rapidamente, sem limitações de materiais e tamanho, poderemos revolucionar a fabricação industrial. A HARP está pronta para fazer isso."

A tecnologia HARP usa uma versão proprietária da estereolitografia, um tipo de impressão 3D que converte plástico líquido em objetos sólidos. A impressão é feita verticalmente, usando luz ultravioleta para curar as resinas líquidas, criando um plástico endurecido. Esse processo pode imprimir peças duras, elásticas ou mesmo cerâmicas.

Peças de demonstração impressas pela tecnologia HARP.
[Imagem: Walker et al. - 10.1126/science.aax1562]

Gerenciando o calor

Um fator limitante importante para as impressoras 3D atuais é o calor. Toda impressora 3D à base de resina gera muito calor ao operar em alta velocidade - às vezes excedendo 180º C. Isso não apenas leva a temperaturas da superfície perigosamente quentes, mas também pode causar rachaduras e deformações nas peças impressas. Quanto mais rápida é a impressão, mais calor a impressora gera. E, se ela for grande e rápida, o calor é incrivelmente intenso.

A equipe contornou esse problema usando um líquido antiaderente que se comporta como Teflon líquido. A luz UV é projetada através de uma janela para solidificar a resina em cima de uma placa que se move verticalmente. O Teflon líquido flui pela janela, onde o calor é capturado e posto para circular através de uma unidade de resfriamento.

Ou seja, a tecnologia gera calor como as outras, mas essa interface remove o calor. "A interface também é antiaderente, o que evita que a resina adira à própria impressora. Isso aumenta a velocidade da impressora em cem vezes porque as peças não precisam ser repetidamente clivadas na parte inferior do tanque de impressão," detalhou James Hedrick, membro da equipe.

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