A impressão 3D em si não é mais uma tecnologia nova, mas isso não impediu que pesquisadores e inovadores de todo o mundo criassem novos aplicativos e oportunidades. Alguns experimentos com novos materiais foram conduzidos por preocupações de sustentabilidade e outros são simplesmente o resultado de imaginação e criatividade. Outros optaram por investir seu tempo utilizando materiais mais tradicionais de novas maneiras. Materiais, no entanto, são apenas o começo. Os pesquisadores desenvolveram novos processos que permitem a criação de objetos que anteriormente eram impossíveis de imprimir e, em uma escala maior, novas tipologias de edifícios estão sendo testadas - incluindo um habitat para o planeta Marte!
Novos Materiais
Papel Reciclado
Embora a tecnologia de impressão 3D tenha evoluído continuamente nos últimos anos, atingindo novas escalas, setores e materiais, as preocupações com a sustentabilidade permanecem. A impressão 3D pode eliminar alguns resíduos dos processos de fabricação tradicionais, bem como aumentar a eficiência, mas o problema continua sendo que a maioria do material de impressão usado ainda é de plástico. O designer Beer Holthuis estava determinado a inventar um material mais sustentável para impressão 3D e desenvolveu um método usando fibras de papel úmido. A Impressora de Celulose é a primeira impressora 3D do mundo a usar polpa de papel em vez de plásticos ou plásticos híbridos. Ao contrário do papel comum, o papel impresso é forte e durável. Os humanos produzem uma enorme quantidade de resíduos de papel, por isso é um material amplamente disponível. Combinado com um agente aglutinante natural, o sistema de circuito fechado significa que os produtos também podem ser continuamente reciclados.
Aço
Designers da Holanda usaram a impressão 3D para colocar materiais conhecidos para trabalhar de novas maneiras. A primeira ponte de aço inoxidável impressa em 3D do mundo foi revelada na Dutch Design Week em outubro de 2018 pela empresa de robótica MX3D. A ponte foi construída por robôs de seis eixos a partir de camadas de aço fundido para mostrar as possíveis aplicações da tecnologia de impressão 3D em vários eixos. A ponte também possui sensores inteligentes para rastrear o desempenho da estrutura em termos de tensão, rotação, carga, deslocamento e vibração. A ponte está prevista para ser instalada em um dos canais mais antigos de Amsterdã em meados de 2019.
Cerâmica
Em uma colaboração interdisciplinar entre pesquisadores em arquitetura, cerâmica e computação, um grupo da Iowa State University está investigando as possíveis oportunidades apresentadas ao imprimir cerâmica usando a impressora 3D Potter. No ano passado, eles desenvolveram uma fachada de cerâmica impressa em 3D que pode ser integrada ao sistema mecânico de uma edificação para controle da luz, o fluxo de ar e a privacidade, além de fornecer benefícios de resfriamento evaporativo. Padrões entrelaçados nos painéis criam “micro-poros” que ajudam a ventilar e resfriar o espaço conforme o ar flui. O projeto incluiu um modelo em tamanho real montado a partir de 140 peças impressas individuais.
Comida
A impressão 3D também está levando a várias inovações no mundo da culinária. A empresa Universal Favorite desenvolveu um molde impresso em 3D para criar sua linha de chocolates complementares. Os chocolates são moldados para que dois sabores complementares possam ser precisamente ajustados, como peças de quebra-cabeça e comidos como um só. Há também empresas como a Choc Edge, que criaram impressoras que imprimem em 3D com o próprio chocolate, criando designs intrincados e comestíveis.
Novos Processos
Vidro
O vidro é um material que é, muitas vezes, considerado muito desafiador e até perigoso para trabalhar na impressão 3D. Todos os métodos anteriores envolveram o aquecimento do vidro a temperaturas de cerca de 1.000 graus Celsius (1.800 graus Fahrenheit). Os produtos finais desses métodos também eram grosseiros e texturizados. Em um novo método desenvolvido no Instituto de Tecnologia de Karlsruhe, na Alemanha, os cientistas puderam usar uma impressora 3D padrão para criar estruturas de vidro complexas usando uma espécie de "vidro líquido". As nanopartículas de sílica são dispersas em uma solução de acrílico, o objeto é impresso e, em seguida, luz ultravioleta é usada para endurecer o material em um tipo de plástico. Finalmente, o objeto impresso é exposto a altas temperaturas que fazem com que os plásticos se queimem e as partículas de sílica se fundam em um vidro liso e transparente. Com o uso de aditivos, até mesmo vidros coloridos podem ser produzidos.
Réplicas de madeira
Replicar a aparência externa de diferentes materiais é uma capacidade estabelecida das impressões 3D. Mas a criação de uma estrutura interna precisa é algo mais desafiador. Pesquisadores da Universidade de Columbia, em Nova Iorque, desenvolveram um método de técnicas de varredura que, combinadas com a impressão 3D, foram capazes de imitar com precisão a estrutura interna e externa de materiais como a madeira. Um bloco de madeira real foi usado como um guia para criar o modelo. Primeiro foi cortado em intervalos de 27 micrômetros (0,027 mm) usando um moinho de controle numérico computadorizado (CNC), em seguida, as imagens criadas pelas fatias foram preparadas para impressão usando um código imprimível em 3D e uma impressora polyjet. O principal significado desse sucesso é que o fluxo de trabalho que os pesquisadores utilizaram pode se aplicar à criação de réplicas impressas em 3D de outros objetos com estruturas internas complexas que antes eram impossíveis de alcançar.
Tipologia / Escala
Concreto
Em outra história de inovação holandesa, a cidade de Eindhoven pretende abrigar o primeiro projeto de habitação comercial do mundo feito de concreto impresso em 3D. Numa abordagem faseada que permite melhorias ao longo do ciclo, os elementos para a primeira casa serão impressos na Universidade de Tecnologia de Eindhoven, com o objetivo de todo o processo ser concluído no local pela construção da quinta casa. A variedade de formas e cores disponíveis através deste processo, bem como a redução do impacto ambiental e das emissões de CO2, representa o impacto que o concreto impresso em 3D pode ter na indústria da construção.
Quartéis do Exército
O Corpo de Fuzileiros Navais dos EUA criou recentemente o primeiro quartel de concreto impresso em 3D do mundo, em colaboração com a empresa de arquitetura SOM. Vimos outras estruturas de concreto impressas em 3D, mas um aplicativo militar traz alguns benefícios exclusivos. A flexibilidade seria uma das principais melhorias em relação às condições atuais; em vez de se limitarem a quaisquer materiais que os fuzileiros navais tragam consigo, se tiverem acesso à impressora de campo, a um computador e a sacos de concreto, eles poderão construir quaisquer estruturas para atender às suas necessidades específicas. Em um teste em agosto de 2018, o grupo conseguiu imprimir um quartel de 46 metros quadrados em 40 horas. SOM projetou as paredes para seguir um “design de chevron” que tem a vantagem de torná-las autossustentáveis e 2,5 vezes mais resistentes do que uma parede tradicional de concreto armado reto em um teste de simulação. O quartel é a primeira estrutura impressa em 3D a ser aprovada para uso humano nos Estados Unidos pelos padrões do International Building Code e o Corpo de Fuzileiros Navais prevê a implantação dos primeiros protótipos em 2021.
Terra
A empresa italiana WASP criou uma casa impressa em 3D, chamada Gaia, a partir de materiais naturais encontrados no entorno - a saber, terra e os produtos residuais da produção de arroz. Projetada para ser um modelo de casa eco-sustentável, Gaia foi impressa usando o Crane WASP, uma impressora 3D de grande escala. Um desenho corrugado das paredes permite espaço para o isolamento térmico da casca de arroz, bem como câmaras de ventilação dentro das próprias paredes, mantendo o espaço interno em uma temperatura confortável nos climas quentes e frios. Com alguns componentes de madeira para verga de janelas e o telhado, a casa quase não tem impacto ecológico e levou cerca de 100 horas para ser concluída.
Marte
A NASA está investigando as capacidades da impressão 3D no desenvolvimento de um projeto para para habitats em Marte com o 3D Printed Habitat Challenge. Para sua entrada no concurso de projeto, a AI SpaceFactory propôs o Projeto MARSHA (Mars HAbitat), usando técnicas de construção possibilitadas pela impressão 3D. O projeto é um habitat para uma tripulação de quatro astronautas a ser construído em Marte, contando apenas com materiais colhidos da superfície do planeta durante a construção. A mistura para impressão é proposta pela composição de fibra de basalto (da superfície de Marte) e bioplástico renovável (derivado de plantas cultivadas em Marte), eliminando a necessidade de transporte de material da Terra. O projeto do AI SpaceFactory é vertical e cilíndrico, o que também facilita a impressão. O grupo agora construirá um protótipo funcional de MARSHA na escala 1: 3 para o próximo nível do desafio da NASA.
