De acordo com o Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL), pesquisadores desenvolveram uma nova técnica de impressão 3D que usa luz para construir estruturas complexas e, em seguida, dissolve de forma limpa o material de suporte, expandindo as possibilidades na manufatura aditiva multimaterial.
Na impressão 3D, os suportes tradicionais frequentemente adicionam tempo, desperdício e risco ao processo, especialmente na impressão de peças complexas. Mas, em um novo estudo publicado na ACS Central Science, uma equipe do LLNL – em colaboração com pesquisadores da Universidade da Califórnia, Santa Bárbara (UCSB) – descreve uma abordagem de impressão “one-pot” que utiliza dois comprimentos de onda de luz para criar simultaneamente estruturas permanentes e suportes temporários a partir de uma única formulação de resina.
O método aborda um desafio de longa data na FA: como fabricar recursos suspensos ou salientes sem andaimes pesados que exijam remoção manual, o que é um obstáculo fundamental para a ampla adoção de tecnologias de impressão 3D de Processamento Digital de Luz (DLP).
“Este trabalho acrescenta mais uma opção à crescente gama de possibilidades de impressão multimaterial”, disse o pesquisador principal e pesquisador da equipe do LLNL, Maxim Shusteff. “O uso de múltiplos materiais é crucial para muitos processos de fabricação, e isso tem sido difícil de conseguir com a impressão 3D. E a remoção manual de suportes impressos do mesmo material é um dos gargalos que impedem o uso de DLP em atividades de produção e prejudicam a precisão das peças – dissolver um material de sacrifício é muito mais compatível com a automação e menos trabalhoso.”
Uma das principais inovações do estudo reside em uma impressora DLP personalizada de imagem negativa de duplo comprimento de onda (DWNI), patenteada pelo coautor e engenheiro do LLNL, Bryan Moran. O sistema utiliza um único dispositivo de microespelho digital para projetar luz ultravioleta (UV) e visível simultaneamente, cada uma desencadeando uma reação química diferente. A luz UV solidifica a estrutura epóxi final, enquanto a luz visível cura um termoendurecível degradável, projetado para se dissolver após a impressão.
Após o pós-processamento térmico, os objetos impressos são colocados em uma solução aquosa básica, onde os suportes se dissolvem suavemente, deixando a estrutura primária intacta, sem danos ou resíduos. A equipe demonstrou com sucesso designs flutuantes, incluindo anéis interligados e uma bola em uma gaiola — formas difíceis ou impossíveis de produzir com métodos convencionais de camada por camada.
A abordagem oferece vantagens práticas: tempo de impressão reduzido, desperdício mínimo de material e resolução aprimorada. Também evita a necessidade de troca de resinas no meio da impressão, um obstáculo comum na impressão 3D multimaterial, disseram os pesquisadores.
“Nossa abordagem de impressão embarcada em uma única panela melhora a fidelidade de estruturas flutuantes e sem suporte, como saliências e cantilevers, usando suportes degradáveis que atuam como andaimes temporários para evitar colapso e desalinhamento durante a fabricação”, disse a primeira autora Isabel Arias Ponce, bolsista de pós-graduação em Taxas de Laboratório Nacional da UC e futura engenheira de materiais do LLNL. “Além disso, componentes móveis – como dobradiças e sistemas de intertravamento – poderiam ser fabricados no local simplesmente padronizando uma interface degradável entre várias peças. Isso eliminaria a necessidade de montagem manual e aumentaria a eficiência da produção.”
O trabalho recebeu financiamento do programa de Pesquisa e Desenvolvimento Direcionado por Laboratório e da Bolsa de Pós-Doutorado Lawrence no LLNL. Os coautores incluem a ex-bolsista de pós-doutorado do LLNL Sijia Huang, atualmente professora assistente na Universidade de Utah, e o professor Craig Hawker, da UCSB. Para saber mais sobre a pesquisa acesse o site.
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