A impressão 3D tem impulsionado demais as criações de engenharia, permitindo a construção de objetos tridimensionais de forma bem mais rápida, eficiente e ecológica. Neste artigo do Engenharia 360, queremos destacar a pesquisa conduzida por uma equipe da Universidade da Califórnia, em São Diego. Ela desenvolveu uma nova técnica para solidificação de tinta a partir de água salgada. Continue lendo para saber mais!

A nova revolução da impressão 3D

Os cientistas desenvolveram uma tinta inovadora chamada poli(N-isopropilacrilamida), ou PNIPAM. Sua receita é teoricamente simples, usando água salgada para solidificar materiais sem a necessidade de produtos tóxicos e processos complexos. Tal feito pode melhorar a tecnologia de impressão 3D, tornando-a mais sustentável e alinhada com as necessidades globais de redução de impacto ambiental.

Para criar essa tinta, os desenvolvedores utilizaram um polímero líquido especial. O mesmo foi conduzido através de uma agulha em uma solução salina de cloreto de cálcio. Ao entrar em contato com os íons de sal, sofreu transformação instantânea, retirando as moléculas de água da solução de polímero, causando a agregação das cadeias poliméricas hidrofóbicas e formando uma estrutura sólida.

Em outras palavras, suas cadeias se entrelaçaram, formando uma estrutura bastante sólida. Esse fenômeno é conhecido como "salting-out".

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Lista de vantagens da PNIPAM

Nesse novo processo, a impressão pode ser realizada em condições ambientais comuns, com um consumo de energia expressivamente menor - por isso diz-se que ela é mais acessível a um público mais amplo. Já nos métodos tradicionais, para a solidificação de polímeros para impressão 3D, precisa-se de muito calor, pressão e substâncias químicas agressivas.

Estamos provavelmente diante de uma abertura de novas possibilidades para o desenvolvimento de tecnologias de reciclagem mais eficientes para a indústria de impressão 3D.

São vantagens oferecidas pela nova técnica de impressão 3D:

• Estruturas impressas que podem ser facilmente dissolvidas em água doce, permitindo a reutilização do material.
• Tinta modificável, podendo incluir outros materiais, como nanotubos de carbono, o que permitiria a criação de objetos com propriedades específicas.
• Processo muito rápido de solidificação, agilizando a produção das peças em impressão 3D.

Passo a passo para a produção de impressão com a PNIPAM

1. a) Impressão de solução de tinta à base de PNIPAM em um substrato umedecido por uma solução salina para solidificação espontânea e rápida. A estrutura impressa à direita tem aproximadamente dez camadas ao longo do eixo Z.
2. b) Impressão embutida de tinta solução à base de PNIPAM em um banho de suporte composto por Pluronic F-127 e CaCl2.
3. c) Fotografias de vista lateral e superior exibindo duas estruturas diferentes de PNIPAM/PVA solidificadas com tamanhos diferentes impressas no meio do banho.
4. d) Todo o processo de reciclagem da estrutura impressa do PNIPAM: dissolução em água, evaporação da água e “redissolução” em água.
5. e) Estrutura impressa descartável eletricamente condutora e solúvel em água baseada em PNIPAM/CNT.
6. f) Transportador de PNIPAM carregado com corante transferindo o corante vermelho para o substrato inferior enquanto se dissolve em água. g) Atuador multiestágio autodobrável e desdobrável respondendo a mudanças ambientais simples nas concentrações de sal 

Aplicações da nova tinta na Engenharia

Para demonstrar a versatilidade da tinta PNIPAM, os pesquisadores de São Diego realizaram vários testes de impressão, incluindo circuitos elétricos e componentes reutilizáveis.

Num experimento, eles conseguiram criar um circuito que foi capaz de alimentar uma lâmpada com sucesso. Os cientistas também afirmam que, com o novo processo, seja possível imprimir peças sobressalentes para máquinas, protótipos de produtos, componentes eletrônicos e até mesmo tecidos.

Perspectivas para o futuro da impressão 3D

Podemos concluir que a impressão 3D com tinta à base de água salgada representa hoje um avanço significativo em direção a um futuro mais sustentável. De acordo com os especialistas, esse novo modelo pode revolucionar diversos setores do mercado, incluindo a indústria de manufatura e biomedicina, com uma produção rápida e eficiente de peças mais complexas e personalizadas.

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Fontes: Olhar Digital.

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Eduardo Mikail

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