Impressão 3D agora consegue mesclar materiais líquidos e sólidos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/04/2022

Rede de capilares fabricados com a nova técnica, prometendo um novo nível de complexidade para os biochips.
[Imagem: Brandon Hayes et al. - 10.1016/j.addma.2022.102785]

Robôs feitos na impressora 3D

Imagine um futuro em que você possa construir um robô inteiro ou um dispositivo médico eletrônico com o pressionar do botão da sua impressora 3D - sem horas tediosas gastas montando peças manualmente.

Esta possibilidade pode estar mais próxima do que nunca graças a um avanço na tecnologia de impressão 3D que consegue fundir componentes sólidos e líquidos sem que os dois se misturem.

Ao trabalhar conjuntamente com sólidos e líquidos, as impressoras 3D poderão fabricar dispositivos mais flexíveis, dinâmicos e potencialmente mais úteis. Isso inclui principalmente os chamados robôs macios, mas também dispositivos eletrônicos vestíveis, com fios feitos de líquido contidos em substratos sólidos, ou até mesmo modelos que imitem a maciez dos órgãos humanos reais.

A equipe compara o avanço com a passagem das impressoras tradicionais da impressão em preto e branco para a impressão em cores.

"As impressoras coloridas combinam um pequeno número de cores primárias para criar uma rica variedade de imagens. O mesmo acontece com os materiais. Se você tem uma impressora que pode usar vários tipos de materiais, você pode combiná-los de novas maneiras e criar uma gama muito mais ampla de propriedades mecânicas. Acho que há um futuro em que poderemos, por exemplo, fabricar um sistema completo como um robô usando este processo," disse o professor Robert MacCurdy, da Universidade de Colorado de Boulder, nos EUA.

Impressão 3D com sólidos e líquidos

As impressoras de papel criam uma imagem depositando tintas líquidas em milhares de píxeis planos. As impressoras 3D, por sua vez, usam um cabeçote de impressão para soltar pequenas gotas de fluido, chamadas "vóxeis" (uma mistura de "volume" e "píxel"), uma em cima da outra, e depois usam luz ultravioleta para curar os líquidos, convertendo-os em sólidos em menos de um segundo.

Mas há muitos casos em que você pode querer que esses líquidos permaneçam líquidos, por exemplo, ao usar líquidos ou ceras para criar pequenos canais dentro de materiais sólidos, como nos biochips. Mas, hoje, é preciso muito tempo e esforço para limpar os canais, e esses canais precisam permanecer relativamente simples.

MacCurdy e seus alunos decidiram encontrar uma maneira de contornar essas limitações, e isso envolve evitar que as gotículas de materiais sólidos se misturem aos materiais líquidos, mesmo quando as gotículas de material sólido são impressas diretamente sobre gotículas líquidas.

"Nós descobrimos que a tensão superficial de um líquido pode ser usada para suportar material sólido, mas é útil escolher um material líquido que seja mais denso do que o material sólido - a mesma física que permite que o óleo flutue em cima da água," detalhou o pesquisador Brandon Hayes.

Padrão em espiral criado pela mistura de materiais sólidos e líquidos impressos em 3D.
[Imagem: Brandon Hayes et al. - 10.1016/j.addma.2022.102785]

Robôs e órgãos humanos

Usando um polímero curável (o sólido) e uma solução de limpeza padrão (o líquido), a equipe conseguiu imprimir em 3D estruturas em formato de mola e até uma complexa rede de canais, não muito diferente das vias de ramificação em um pulmão humano.

Isso chamou a atenção de outras equipes da própria universidade, o que fez com que, antes de voltar a pensar em robôs, a equipe esteja se dedicando a imprimir em 3D modelos realistas de tecidos humanos. A ideia é que os médicos possam usar esses modelos para praticar procedimentos e fazer diagnósticos.

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