Tecnologia Científica

Equipe de pesquisa aumenta a temperatura em tintas de impressão 3D
O processo de impressão de objetos com diferentes resistências mecânicas usando uma única tinta pode substituir a necessidade cara e demorada de usar várias tintas para imprimir itens com propriedades múltiplas.
Por Dartmouth College - 29/06/2021


Uma flor impressa em 3D demonstra as qualidades de um gel de impressão multifuncional que responde à umidade. Crédito: Ke Functional Research Group em Dartmouth.

Um processo que usa calor para alterar a disposição dos anéis moleculares em uma cadeia química cria géis imprimíveis em 3D com uma variedade de propriedades funcionais, de acordo com um estudo de Dartmouth.

Os pesquisadores descrevem o novo processo como "captura cinética". Os limitadores moleculares - ou redutores de velocidade - regulam o número de anéis que vão para uma cadeia de polímero e também controlam as distribuições dos anéis. Quando os anéis são agrupados, eles armazenam energia cinética que pode ser liberada, como ocorre quando uma mola comprimida é liberada.

Os pesquisadores do Ke Functional Materials Group usam o calor para mudar a distribuição dos anéis e então usam a umidade para ativar as diferentes formas do objeto impresso .

O processo de impressão de objetos com diferentes resistências mecânicas usando uma única tinta pode substituir a necessidade cara e demorada de usar várias tintas para imprimir itens com propriedades múltiplas.

"Este novo método usa calor para produzir e controlar tintas 3D com variedades de propriedades", disse Chenfeng Ke, professor assistente de química e pesquisador sênior do estudo. "É um processo que pode tornar a impressão 3D de objetos complexos mais fácil e menos dispendiosa."

As tintas de impressão 3D mais comuns apresentam composições moleculares uniformes que resultam em objetos impressos com uma única propriedade, como a rigidez ou elasticidade desejada. Imprimir um objeto com várias propriedades requer o processo que consome muita energia e tempo de preparar diferentes tintas projetadas para funcionarem juntas.

Ao introduzir um "aumento de velocidade" molecular, os pesquisadores criaram uma tinta que muda a distribuição dos anéis moleculares ao longo do tempo. Os anéis irregulares também transformam o material de um pó em um gel de impressão 3D.

"Este método nos permitiu usar a temperatura para criar formas complexas e torná-las agudas em diferentes níveis de umidade", disse Qianming Lin, estudante de pós-graduação pesquisador em Dartmouth e primeiro autor do estudo.
 
Imprimir a mesma flor usando os métodos atuais de impressão 3D traria o desafio extra de combinar diferentes materiais impressos.

"As diferentes partes deste objeto vêm da mesma tinta de impressão", disse Ke. "Eles têm composições químicas semelhantes, mas diferentes números de anéis moleculares e distribuições. Essas diferenças dão ao produto resistências mecânicas drasticamente diferentes e fazem com que ele responda à umidade de maneira diferente."

O estudo, publicado na Chem , acessa os estados " metaestáveis " de retenção de energia de estruturas moleculares feitas de ciclodextrina e polietilenoglicol - substâncias comumente usadas como aditivos alimentares e amaciantes de fezes. Ao instalar os redutores de velocidade no polietilenoglicol, os objetos impressos em 3D tornam-se atuadores que respondem à umidade para mudar de forma.

De acordo com a equipe de pesquisa, esforços futuros para refinar a molécula permitirão o controle preciso de múltiplos estados metaestáveis, permitindo a impressão de "atuadores de resposta rápida" e robôs macios usando fontes de energia sustentáveis, como variação de umidade.

Os objetos impressos resultantes podem ser usados ​​para dispositivos médicos ou em processos industriais.

 

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