doi.org/10.1145/3654777.3676456
Credibilidade: 999
#Impressão
Usando uma impressora 3D como se fosse um ferro de passar roupa, os pesquisadores conseguem controlar com precisão a cor, o tom e a textura de objetos feitos com apenas um material.
A impressão 3D com vários materiais permite criar dispositivos personalizados com diferentes cores e texturas. No entanto, esse processo pode ser demorado e desperdiçar material, pois as impressoras 3D precisam trocar de bicos e, muitas vezes, descartam um material antes de começar a usar outro.
Agora, pesquisadores do MIT e da Universidade de Tecnologia de Delft desenvolveram uma técnica mais eficiente, que desperdiça menos e é mais precisa. Ela usa materiais que reagem ao calor para imprimir objetos com múltiplas cores, tons e texturas em uma única etapa.
Essa técnica, chamada “ironing com velocidade modulada”, utiliza uma impressora 3D com dois bicos. O primeiro bico deposita um filamento que reage ao calor, e o segundo bico passa por cima do material já impresso para ativar certas respostas, como mudanças na opacidade (transparência) ou na aspereza, usando calor.
Controlando a velocidade do segundo bico, os pesquisadores conseguem aquecer o material a temperaturas específicas, ajustando finamente a cor, o tom e a textura dos filamentos. O mais interessante é que essa técnica não precisa de nenhuma modificação na impressora.
Os pesquisadores criaram um modelo que prevê a quantidade de calor que o bico “de passar” transfere para o material, dependendo de sua velocidade. Eles usaram esse modelo para criar uma interface que gera automaticamente instruções de impressão para atingir as especificações de cor, tom e textura desejadas.
Com essa técnica, é possível criar efeitos artísticos variando a cor em um objeto impresso. Ela também pode ser usada para produzir alças texturizadas que sejam mais fáceis de segurar para pessoas com dificuldade de segurar objetos.
“Hoje, temos impressoras de mesa que usam uma combinação inteligente de algumas tintas para gerar uma variedade de tons e texturas. Queremos fazer o mesmo com uma impressora 3D – usar um conjunto limitado de materiais para criar uma gama muito mais diversificada de características para objetos impressos em 3D,? diz Mustafa Do”a Do”an, coautor do estudo sobre a técnica de ironing com velocidade modulada.
Esse projeto é uma colaboração entre os grupos de pesquisa de Zjenja Doubrovski, professor assistente na Universidade de Tecnologia de Delft, e Stefanie Mueller, professora no MIT e membro do Laboratório de Ciência da Computação e Inteligência Artificial do MIT (CSAIL). Do”an trabalhou de perto com Mehmet Ozdemir, autor principal do estudo, além de outros pesquisadores do MIT e da Universidade de Delft.
Controlando a Temperatura com a Velocidade
Os pesquisadores começaram o projeto para encontrar formas melhores de realizar a impressão 3D com múltiplas propriedades usando apenas um material. O uso de filamentos que reagem ao calor era promissor, mas a maioria das técnicas existentes usava um único bico para imprimir e aquecer. Isso faz com que a impressora precise esquentar o bico até a temperatura desejada antes de depositar o material.
Porém, esquentar e esfriar o bico leva muito tempo, e existe o risco de o filamento se degradar em temperaturas muito altas.
Para evitar esses problemas, a equipe desenvolveu uma técnica em que o material é impresso usando um bico e, em seguida, ativado por um segundo bico vazio, que apenas o reaquece. Em vez de ajustar a temperatura para desencadear a resposta do material, os pesquisadores mantêm a temperatura do segundo bico constante e variam a velocidade com que ele passa sobre o material impresso, tocando levemente a camada superior.
“Quando modulamos a velocidade, isso faz com que a camada impressa atinja diferentes temperaturas. É parecido com o que acontece se você mover o dedo rapidamente sobre uma chama: você pode não se queimar, mas se movê-lo devagar, ele ficará mais quente,? explica AlAlawi, uma das pesquisadoras.
A equipe colaborou para desenvolver um modelo que prevê a velocidade necessária para aquecer o material até uma temperatura específica, considerando suas propriedades de reação ao calor.
Fabricação Rápida e Precisa:
Eles testaram a abordagem com três filamentos que reagem ao calor. O primeiro é um polímero espumante que se expande quando aquecido, criando diferentes tons, transparências e texturas. Também usaram um filamento com fibras de madeira e outro com fibras de cortiça, ambos podem ser queimados para criar tons mais escuros.
Os pesquisadores demonstraram como a técnica pode produzir objetos, como garrafas de água parcialmente transparentes. Para isso, passaram o bico mais devagar sobre o polímero para criar regiões opacas e mais rápido para regiões translúcidas. Também usaram o polímero para fazer uma alça de bicicleta com texturas variadas, melhorando o agarre.
Tentar produzir objetos semelhantes usando impressão 3D tradicional com vários materiais levou muito mais tempo, às vezes adicionando horas ao processo e consumindo mais energia e material. Além disso, o ironing com velocidade modulada consegue criar gradientes de cor e textura mais finos que outros métodos.
No futuro, os pesquisadores querem testar outros materiais que reagem ao calor, como plásticos. Eles também esperam explorar como essa técnica pode modificar as propriedades mecânicas e acústicas de certos materiais.
Publicado em 22/10/2024 16h17
Artigo original:
Estudo original: