Impressão 3D: uma das tecnologias de nanofabricação mais revolucionárias do século XXI

Quando você ouviu pela primeira vez as palavras “Impressão 3D”, você imaginou uma tecnologia super futurista que aparece frequentemente em filmes de ficção científica? No entanto, acredite ou não, a impressão 3D existe há quase 40 anos.

A impressão tridimensional (3D) é um processo de manufatura aditiva que cria um objeto físico a partir de um design digital. O processo funciona colocando finas camadas de material na forma de plástico líquido ou em pó, metal ou cimento e, em seguida, fundindo as camadas.

Aqui está uma rápida linha do tempo de impressão 3D da década de 1940 até hoje.

Década de 1940: Conceito

Na verdade, a impressão 3D existe em conceito desde 1945 - Murray Leinster explicou o termo em seu conto de 1945 Things Pass By: “Mas esse construtor é eficiente e flexível. Eu coloco plásticos magnetrônicos – o material que eles fazem casas e navios hoje em dia – neste braço móvel. Faz desenhos no ar seguindo desenhos que escaneia com fotocélulas. Mas o plástico sai da extremidade do braço de estiramento e endurece à medida que vem ... seguindo apenas os desenhos.”

1980: Nascimento

As primeiras iterações documentadas de impressão 3D remontam ao início dos anos 80 no Japão. Em 1981, o Dr. Hideo Kodama, do Instituto Municipal de Pesquisa Industrial de Nagoya, publicou detalhes sobre uma técnica de “prototipagem rápida”. Esta pesquisa foi a primeira parte da literatura a descrever a abordagem camada por camada tão intrínseca à impressão 3D. Sua pesquisa envolveu a impressão de fotopolímeros usando um método que precedeu a estereolitografia e também falou sobre fatias transversais de camadas que se sobrepõem para formar o objeto 3D. No entanto, o Dr. Kodama não cumpriu o pedido de patente antes do prazo e nunca obteve a patente.

Alguns anos depois, um trio de engenheiros franceses Alain Le Méhauté, Olivier de Witte e Jean Claude Andréwas procurava criar uma máquina de prototipagem rápida. Em vez de resina, eles procuraram criar um sistema que curasse monômeros líquidos em sólidos usando um laser. Eles registraram uma patente para o processo de estereolitografia, mas abandonaram por falta de perspectiva de negócios.

Foi Chuck Hull quem construiu a primeira impressora 3D. Ele apresentou a primeira patente para estereolitografia (SLA) em 1986, fundou a 3D Systems Corporation e, em 1988, lançou o SLA-1, seu primeiro produto comercial. Essa máquina tornou possível fabricar peças complexas, camada por camada, em uma fração do tempo que normalmente levaria. Hull registrou mais de 60 patentes em torno da tecnologia, tornando-se o padrinho do movimento de prototipagem rápida e inventando o formato de arquivo STL que ainda está em uso hoje.

O SLA não foi o único processo de manufatura aditiva sendo explorado durante esse período. Em 1988, na Universidade do Texas, Carl Deckard trouxe uma patente para a tecnologia SLS, outra técnica de impressão 3D na qual grãos de pó são fundidos localmente por um laser. Enquanto isso, o Fused Deposition Modeling (FDM) também foi patenteado por Scott Crump. O método envolveu derreter um filamento de polímero e depositá-lo em um substrato, camada por camada, para criar um objeto 3D.

Década de 1990 - 2000: Crescimento

Na década de 1990, muitas empresas e startups começaram a surgir e experimentar as diferentes tecnologias de manufatura aditiva. Durante este tempo, as máquinas eram muito diferentes das que usamos agora. Eles eram difíceis de usar, caros e muitas das impressões finais exigiam muito pós-processamento.

Em 2004, o Dr. Adrian Bowyer, professor sênior de engenharia mecânica da Universidade de Bath, no Reino Unido, fundou o projeto RepRap. Era um projeto de código aberto que visava construir uma impressora 3D que pudesse imprimir a maioria de suas próprias peças. A ideia por trás disso era democratizar a impressão 3D, disponibilizando a tecnologia para pessoas em todo o mundo.

2009 foi o ano em que as patentes FDM caíram no domínio público, abrindo caminho para uma ampla onda de inovação nas impressoras 3D FDM, uma queda no preço das impressoras 3D desktop e, consequentemente, como a tecnologia era mais acessível, um aumento visibilidade.

Impressão 3D agora: Prime

Hoje, os preços das impressoras 3D começaram a cair, tornando-as disponíveis para o público em geral. Junto com a redução dos preços, a qualidade e a facilidade de impressão também aumentaram.

A impressão 3D é usada em uma variedade de campos. Cientistas da Universidade de Southampton pilotaram a primeira aeronave não tripulada impressa em 3D do mundo; os fabricantes de um carro impresso em 3D atingiram até 200 mpg com um motor híbrido a gás/elétrico; e uma start-up especializada na construção de estruturas vivas ecológicas surgiu com um habitat feito por robôs adequado para viver em Marte.

Avanços na impressão 3D estão acontecendo mais rápido do que nunca. Seu impacto maciço e grande potencial está mudando nossa vida.