Tip:
Highlight text to annotate it
X
Tradutor: Fernando Gonçalves Revisor: Wanderley Jesus
Estou emocionado por estar aqui esta noite,
e compartilhar algo em que estamos trabalhando
há mais de dois anos,
na área da fabricação aditiva,
também conhecida como impressão 3D.
Veja este objeto aqui.
Parece simples, mas ao mesmo tempo é bem complexo.
É um conjunto concêntrico de estruturas geodésicas
com ligações entre cada uma delas.
Neste contexto, não se pode produzi-lo pelas técnicas tradicionais de fabricação.
É de uma tal simetria que você não pode moldá-lo.
Nem mesmo produzi-lo em larga escala.
Este é um trabalho para uma impressora 3D,
mas a maioria das impressoras 3D levaria de três a dez horas para fabricá-lo,
e nos desafiamos a tentar fabricá-lo no palco esta noite,
durante esta palestra de 10 minutos.
Deseje-nos sorte.
Agora, impressão 3D é de fato um termo errôneo.
É, na verdade, impressão 2D repetidas vezes,
e, de fato, usa a tecnologia associada à impressão 2D.
Pense na impressão a jato de tinta, onde fixa-se a tinta numa página
para formar letras,
e então faça isso repetidas vezes para construir um objeto tridimensional.
Em microeletrônica, eles usam algo
chamado litografia para fazer o mesmo tipo de coisa;
fazer os transistores e circuitos integrados,
e construir uma estrutura várias vezes.
Tudo isso é tecnologia de impressão 2D.
Bem, eu sou um químico, cientista de materiais também,
e os meus colegas também são cientistas de materiais,
um é químico, o outro é físico,
e começamos a nos interessar pela impressão 3D.
E, às vezes, como vocês sabem, novas ideias são simples conexões
entre pessoas com experiências diferentes em comunidades diferentes,
e esta é a nossa história.
Bom, fomos inspirados
pela cena do T-1000 do "Exterminador do Futuro 2",
e pensamos: "Por que uma impressora 3D não poderia operar desta maneira,
onde você tem um objeto surgindo de uma poça
em tempo real,
sem nenhum desperdício,
criando um objeto grande?
Assim como nos filmes.
E, poderíamos nos inspirar em Hollywood
e desenvolver maneiras de fazer com que isto realmente funcione?
E esse era o nosso desafio.
E nossa abordagem seria... Se pudéssemos fazer isto,
então, poderíamos tratar das três questões que impedem a impressão 3D
de ser um processo de fabricação.
Um deles: a impressão 3D leva uma eternidade.
Existem cogumelos que crescem mais rápidos do que objetos impressos em 3D.
(Risos)
O processo camada por camada
leva a defeitos em propriedades mecânicas,
e se pudéssemos produzir continuamente, eliminaríamos estes defeitos.
E, se pudéssemos produzir bem rápido, poderíamos também começar a usar materiais
que são autocuráveis e teríamos propriedades incríveis.
Então, se conseguíssemos isto, imitar Hollywood,
poderíamos, de fato, resolver a questão da fabricação 3D.
Nossa abordagem é usar algum conhecimento-padrão
em química de polímeros
para aproveitar luz e oxigênio e produzir objetos continuamente.
Luz e oxigênio funcionam de formas diferentes.
A luz pode pegar uma resina e deixá-la sólida,
pode converter um líquido em sólido.
O oxigênio inibe este processo.
Então, luz e oxigênio são polos opostos entre si,
do ponto de vista químico.
E se pudermos controlar a luz e o oxigênio espacialmente,
poderemos controlar este processo.
E nos referimos a isto como CLIP. [Produção Contínua em Interface Líquida]
Ele tem três componentes funcionais.
Primeiro, há um reservatório que detém a poça,
como o T-1000.
No fundo do reservatório está uma janela especial.
Voltarei a isto.
Além disso, há uma etapa em que a poça irá diminuir
e puxará o objeto para fora do líquido.
O terceiro componente é um sistema de projeção digital de luz,
abaixo do reservatório,
iluminado com luz na região ultravioleta.
Agora, o segredo é que esta janela, no fundo do reservatório,
é um composto, é uma janela muito especial.
Não é apenas transparente à luz, mas é permeável ao oxigênio.
Possui características como as lentes de contato.
Então, podemos ver como o processo funciona.
Você começa a ver que assim que você termina uma etapa lá,
num processo tradicional, com uma janela impermeável ao oxigênio,
você cria um padrão bidimensional,
e você acaba colando na janela, com uma janela tradicional,
e para introduzir a próxima camada, você tem que separá-la,
introduzir uma nova resina, reposicioná-la
e fazer este processo repetidas vezes.
Mas, com nossa janela especial,
o que somos capazes de fazer é, com o oxigênio vindo através do fundo,
assim que a luz o atinge,
o oxigênio inibe a reação
e formamos uma zona morta.
Esta zona morta é da ordem de dezenas de mícrons de espessura,
isto equivale a dois ou três diâmetros de um glóbulo vermelho,
bem na interface da janela que permanece em estado líquido,
e puxamos este objeto,
e assim como falamos sobre isto no artigo de ciências,
conforme mudamos o teor de oxigênio, podemos mudar a espessura da zona morta.
E assim temos um número de variáveis-chave que controlamos: teor de oxigênio,
a luz, a intensidade da luz, a dose para endurecer,
a viscosidade, a geometria...
e usamos um software muito sofisticado para controlar este processo.
O resultado é bem impressionante.
É de 25 a 100 vezes mais rápido do que as impressoras 3D tradicionais,
o que é uma mudança no jogo.
Além disso, com a nossa capacidade para fornecer líquido a esta interface,
podemos ir mil vezes mais rápido, creio eu,
e isto abre a oportunidade para gerar bastante calor,
e como engenheiro químico, fico bem animado com a transferência de calor
e a ideia de que um dia poderemos ter impressoras 3D refrigeradas a água,
porque elas são bem rápidas.
Além disso, como estamos criando coisas, eliminamos as camadas,
e os objetos são monolíticos.
Você não vê a estrutura da superfície.
Você tem superfícies molecularmente lisas.
E as propriedades mecânicas da maioria dos objetos feitos em impressora 3D
são conhecidas por serem propriedades que dependem da orientação
com a qual você as imprimiu, por causa da estrutura do tipo "camada".
Mas quando você cria objetos como este,
as propriedades não variam com a direção da impressão.
Parecem objetos moldados por injeção,
o que é bem diferente da fabricação tradicional 3D.
Além disso, podemos mudar
toda a teoria da química de polímeros com isto,
e podemos desenvolver químicas que possam dar origem às propriedades
que você realmente quer num objeto 3D.
(Aplausos)
É isso aí. Isto é ótimo!
Você sempre corre o risco de algo assim não funcionar no palco, certo?
Mas podemos ter materiais com excelentes propriedades mecânicas.
Pela primeira vez, podemos ter elastômeros
que são de alta elasticidade ou amortecimento elevado.
Pense no controle de vibração dos grandes tênis, por exemplo.
Podemos fazer materiais que tenham uma força incrível,
uma elevada relação resistência-peso, materiais muito fortes,
elastômeros realmente grandes,
então jogo isto na plateia ali.
Grandes propriedades materiais.
E assim, a oportunidade agora, se você realmente faz um objeto
que tenha as propriedades para ser um produto final,
e faz isto na mesma velocidade em que as coisas mudam,
você pode realmente transformar o processo de fabricação.
Agora mesmo, o que está acontecendo no processo de fabricação
é o chamado processo digital em fabricação digital.
Partimos de um desenho no CAD, um projeto, para um protótipo para a fabricação.
Às vezes, o processo digital é interrompido ainda no protótipo,
pois não dá para chegar até a fabricação,
pois a maioria dos objetos não tem as propriedades para ser um produto final.
Agora, podemos conectar o processo digital,
desde o projeto até o protótipo para a fabricação,
e esta oportunidade dá espaço para todos os tipos de coisas:
carros com consumo mais eficiente, lidar com grandes propriedades de treliça,
com uma elevada relação resistência-peso;
novas lâminas de turbina; todo o tipo de coisas maravilhosas.
Imagine que você precise de um "stent" numa situação de emergência,
em vez de o médico pegar um stent da prateleira,
que é de tamanho-padrão,
ter um stent projetado para você, para a sua anatomia,
com suas próprias particularidades,
impresso numa situação de emergência em tempo real, sem características como:
validade de 18 meses, é uma mudança no jogo.
Ou a odontologia digital; e fazer estes tipos de estruturas
mesmo se você estiver na cadeira do dentista.
Veja estas estruturas que os meus alunos estão criando,
na Universidade da Carolina do Norte.
Estas são incríveis estruturas em microescala.
Sabe, o mundo é realmente bom em nanofabricação.
A Lei de Moore criou coisas a partir de dez mícrons ou menos.
Somos muito bons nisto,
mas, de fato, é muito difícil fazer coisas de dez mícrons a mil mícrons,
a mesoescala.
E técnicas de subtração provenientes da indústria do silício,
podem fazer isto muito bem.
Não conseguem fazer "wafers" tão bem.
Mas este processo é tão suave,
que podemos produzir estes objetos, desde a base,
usando a fabricação aditiva,
e fazer coisas incríveis em dezenas de segundos,
tornando disponível uma nova tecnologia de sensores;
novas técnicas de administração de remédios;
novas aplicações "lab-on-a-chip"; uma grande mudança no jogo.
Então, a oportunidade de fazer um objeto em tempo real,
que tenha as propriedades para ser um produto final,
realmente torna possível a fabricação 3D.
E, para nós, isto é muito animador, porque possui
a convergência entre hardware, software e ciência molecular.
E, mal posso esperar para ver o que projetistas e engenheiros pelo mundo
serão capazes de fazer com esta grande ferramenta.
Obrigado por ouvir.
(Aplausos)