#70 A impressão 3D usando som é um potencial divisor de águas 09/06/22

A maioria dos métodos de impressão 3D atualmente em uso depende de reações ativadas por foton ou térmica para obter a manipulação precisa de polímeros. O desenvolvimento de uma nova tecnologia de plataforma chamada impressão direta de som, que usa ondas sonoras para produzir novos objetos, pode oferecer uma terceira opção.

As ondas de ultrassom focadas podem ser usadas para criar reações sonoquímicas em minúsculas regiões de cavitação – essencialmente pequenas bolhas. Extremos de temperatura e pressão que duram trilionésimos de segundo podem gerar geometrias complexas pré-projetadas que não podem ser feitas com as técnicas existentes.

"As frequências ultrassônicas já estão sendo usadas em procedimentos destrutivos, como ablação a laser de tecidos e tumores. Queríamos usá-los para criar algo", diz Muthukumaran Packirisamy, um dos autores da pesquisa.

O método depende de reações químicas criadas pela pressão flutuante dentro de pequenas bolhas suspensas em uma solução de polímero líquido.

Usando um certo tipo de ultrassom, frequência e potência, pode-se criar regiões quimicamente reativas muito locais e muito focadas. Basicamente, as bolhas podem ser usadas como reatores para conduzir reações químicas para transformar resina líquida em sólidos ou semi-sólidos.

As reações causadas pela oscilação dirigida por ondas de ultrassom dentro das microbolhas são intensas, embora durem apenas picossegundos. A temperatura dentro da cavidade atinge cerca de 14700 Celsius e a pressão excede 1.000 bar (a pressão da superfície da Terra ao nível do mar é de cerca de um bar). O tempo de reação é tão curto que o material circundante não é afetado.

Os pesquisadores experimentaram um polímero usado na manufatura aditiva chamado polidimetilsiloxano. Eles usaram um transdutor para gerar um campo ultrassônico que passa pela casca do material de construção e solidifica a resina líquida alvo e a deposita em uma plataforma ou outro objeto previamente solidificado. O transdutor se move ao longo de um caminho predeterminado, eventualmente criando o produto desejado ponto por ponto. Os parâmetros da microestrutura podem ser manipulados ajustando-se a duração da frequência da onda de ultrassom e a viscosidade do material utilizado.

Os autores acreditam que a versatilidade da técnica beneficiará indústrias que dependem de equipamentos altamente específicos e delicados. O polímero por exemplo, é amplamente utilizado na indústria de microfluídica, onde os fabricantes exigem ambientes controlados (salas limpas) e técnicas litográficas sofisticadas para criar dispositivos médicos e biossensores.

A engenharia aeroespacial e o reparo também podem se beneficiar da técnica, pois as ondas de ultrassom penetram em superfícies opacas, como conchas metálicas. Isso pode permitir que as equipes de manutenção consertem peças localizadas nas profundezas da fuselagem de uma aeronave que seriam inacessíveis a técnicas de impressão dependentes de reações fotoativadas. Pode-se até ter aplicações médicas para impressão remota no corpo para humanos e outros animais.

"Provamos que podemos imprimir vários materiais, incluindo polímeros e cerâmicas", diz o pesquisador. "Vamos tentar compósitos polímero-metal em seguida e, eventualmente, queremos começar a imprimir metal usando esse método."

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