Como funciona a Impressora 3D?

Nós já vimos gráficos, filmes, modelos, áudio e outras tecnologias tridimensionais, mas agora chegou a vez das impressoras 3D, equipamentos que permitem a você imprimir praticamente qualquer coisa, de brinquedos e bonecos até partes de equipamentos industriais, tudo em apenas algumas horas.

Quando falamos em “imprimir”, não nos referimos a uma imagem que pode ser visualizada em três dimensões no papel, mas sim a um objeto realmente construído em 3D, como engrenagens, bonecos de brinquedo, capas para celulares ou até mesmo uma motocicleta em tamanho real! Claro que a moto não seria funcional, mas sim um molde em polímero ou gesso do produto final que será produzido.

O equipamento não é novidade para as grandes indústrias, que já o utilizam na fase de prototipagem há algum tempo, mas é para o consumidor final que está acontecendo uma revolução: se antes a maioria das impressoras girava em torno de trinta mil dólares, hoje algumas companhias já ofertam produtos na faixa dos cinco mil dólares, prevendo para daqui a algum tempo custos inferiores a dois mil dólares.

Isso significa que dentro de poucos anos sua casa virará uma fábrica, limitada apenas pela sua habilidade e imaginação! Ainda não acredita no que acabou de ler? Então é hora de você conferir um vídeo de exemplo com alguns produtos que saíram direto destas impressoras:

Como funciona

Se antes era necessário primeiro desenhar um produto por meio de várias perspectivas, depois projetá-lo em três dimensões para somente então repassá-lo a um artesão especializado, que seria incumbido da tarefa de produzir o primeiro molde (por preços muito elevados), hoje só é necessário projetar o modelo por meio de um aplicativo que lide com objetos 3D e mandá-lo direto para a impressão. Sem complicações, revisões ou impedimentos.

Desta forma, as fabricantes podem testar e visualizar tudo com mais agilidade e precisão, tendo noção exata de proporções, falhas de projeto, questões de conforto e segurança (ou design) e do próprio funcionamento, economizando na prévia do produto (já que moldes já não são mais necessários) e poupando muito tempo, fato que lhes confere uma vantagem competitiva enorme.

Outras duas vantagens notáveis são a completa ausência de materiais tóxicos durante a fabricação e também a facilidade de limpeza e acabamento: ao invés da lixa para a eliminação de excessos e bordas com falhas, é preciso apenas retirar a camada em excesso com uma pinça ou a poeira com uma escova.

Muitos métodos de construção

O conceito de impressão tridimensional é um só, visando sempre à produção de um objeto detalhado com volume e profundidade, entretanto, até mesmo para uma única aplicação existem diversas tecnologias diferentes.

A primeira — e uma das mais tradicionais — consiste na sobreposição de diversas lâminas de polímeros, as quais são coladas por meio do conteúdo de um cartucho especial de cola e cortadas em locais específicos, camada por camada, conferindo a forma final. A cor do material também pode ser escolhida (dentre cerca de cinco opções, incluindo algumas translúcidas), mas deve ser aplicada em toda a peça.

Ao término do processo, o usuário precisa apenas destacar as partes remanescentes do bloco principal. Confira um vídeo da tecnologia sendo aplicada abaixo:

O segundo método consiste na aplicação de jatos do material em pó por meio de um cartucho de impressão, que são unidos de forma seletiva por outro cartucho com conteúdo adesivo. Esta é a tecnologia de impressão tridimensional mais rápida existente atualmente, além de ser também a única que permite a aplicação de finalização colorida nos objetos (simulando a pintura).

Uma variação da aplicação de cartuchos utiliza fotopolímeros em estado líquido, que são injetados e tratados em camadas por meio de uma lâmpada UV (ultravioleta). Aqui entra a combinação entre as cores preta e branca para a criação de tons de cinza, muito populares entre eletro-eletrônicos.

Outra mais recente trabalha com materiais sólidos (chamados de ABS), que são aquecidos em uma câmara e derretidos até o ponto de injeção, sendo aplicado então um método similar ao descrito acima. Por tratar com um calor realmente elevado, o objeto construído é imediatamente depositado em uma câmara com água para ser resfriado e finalizado.

Por fim — e voltada especialmente à produção de objetos realmente pequenos — temos a micro-fabricação tridimensional em gel, que utiliza lasers focados em diferentes pontos e distâncias para tratar o material até um ponto em que ele se torne sólido. Todo o restante que não foi focado é simplesmente lavado ao fim do procedimento, se desprendendo da peça. Componentes com tamanhos inferiores a 100 nanômetros são facilmente produzidos. Outro exemplo, novamente, são as peças interligadas com partes móveis.

Fica claro que cada uma delas possui suas próprias vantagens e problemas, cabendo a quem compra o equipamento definir as prioridades e necessidades, dentre questões como: custo dos materiais de impressão, maleabilidade, velocidade de impressão, capacidades (para um usuário ou vários compartilhados), qualidade e resolução (para impressão detalhada) e necessidade de cores.

Produtos perfeitos em segundos

A esta altura você pode estar se perguntando “Tudo bem, um modelo em plástico, perfeito para testes e para a verificação de tamanhos e compatibilidade, mas completamente inútil para usos finais, certo?”.

Então saiba que você está completamente enganado. Além da finalidade de testes, as impressoras tridimensionais já atingiram um patamar tão avançado que podem construir peças extremamente complexas, já incorporadas umas às outras (montadas, mesmo quando em várias partes e em diferentes profundidades), como garras com movimentos mecânicos, dobradiças e muito mais.

Isto é possível graças à utilização de materiais flexíveis e que não se deformam com o tempo. Outros exemplos assustadores incluem rolamentos com partes redondas e soltas, mas já posicionadas e até mesmo correntes: sem quaisquer emendas, falhas ou marcas de ligação. No vídeo abaixo dois usuários do Youtube mostram objetos com as características mencionadas acima:

Na corrida pelos consumidores

Como você já percebeu, há uma enorme vantagem para todas as empresas ligadas à fabricação de equipamentos ou ainda para as grandes indústrias, mas a coisa não fica por aí: o processo está sendo utilizado por terceiras que visam colocar um produto rapidamente no mercado, ou ainda consumido sob demanda.

Empresas como a Activision (responsável pelo enorme sucesso que é a franquia Guitar Hero) estão aderindo a esta onda, programando para o próximo lançamento que os jogadores possam criar seus avatares virtuais (personagens fictícios com características próprias) pelo videogame para depois encomendar versões deles em bonecos de plástico, com direito às mesmas roupas, acessórios e tudo mais.

As próprias guitarras e controles especiais para os aspirantes a astros do Rock já passam por testes nos modeladores do futuro.

Outro exemplo já mais avançado é o da Bandai — a companhia japonesa de desenhos, brinquedos e jogos — que conta com uma série de impressoras 3D de larga escala para fabricar sua linha de bonecos Gundams, os quais são redistribuídos pelo mundo todo.

O mais curioso é que os modelos vão desde os tamanhos próximos aos de uma pessoa aos minúsculos, menores que um centímetro, mas ainda assim capazes de reter boa parte de seus detalhes. O vídeo abaixo, apesar de estar todo em japonês, mostra exatamente isso, com os apresentadores sendo presenteados com robozinhos minúsculos ao final, praticamente invisíveis ao olho nu, mas ainda assim perfeitamente detalhados:

Adeus à interferência humana

O clássico Matrix — dos irmãos Wachowski — nos defronta com uma realidade na qual as máquinas assumiram total controle e escravizaram os homens. Do ponto de vista da inteligência artificial, há ainda muito a ser estudado e desenvolvido para que nós possamos sequer chegar a um nível próximo ao mostrado nas telinhas, mas há outro aspecto da obra que está bem mais próximo.

Com o avanço das impressoras 3D, elas já passam a ser quase auto-replicáveis, podendo produzir mais de 50% de suas próprias partes. É claro que componentes que envolvem circuitos e placas, além de peças metálicas, ainda não estão em questão, mas tudo é uma questão de tempo. E se elas são capazes de imprimir suas próprias partes, isso significa que muitos outros equipamentos receberão o mesmo tratamento em breve.

O futuro em sua casa

A redução de preço para o equipamento foi realmente drástica desde a sua introdução, o que leva a crer em uma rápida popularização da tecnologia, a qual deve invadir também os lares pelo mundo inteiro. Em entrevista ao The New York Times, Bill Gross — da Idea Lab — já afirmou que esta faixa de preço deve baixar para menos de mil dólares até 2011. E, assim como para a indústria especializada, as vantagens para os consumidores finais seriam enormes.

Imagine, por exemplo, que seu filho quer um boneco de um desenho qualquer. Hoje você teria que correr até uma loja para comprar, pagando muitas vezes mais pela licença do que pelo próprio material. Em um futuro que não parece estar distante, tudo o que você teria que fazer seria baixar um modelo direto do site da fabricante e imprimi-lo, sem taxas e custos de empacotamento. O brinquedo sairia pronto.

Para o problema da queda de celulares também poderia ser impressa uma nova cobertura externa, assim você não precisaria ficar esquentando a cabeça com capas de silicone ou ainda as “meias protetoras”.

Não há necessidade também de conhecimento técnico, mesmo na atual forma da tecnologia. O usuário precisa apenas seguir as instruções da colocação dos cartuchos ou do material, abrir um programa compatível (os arquivos mais frequentes têm sido os em formato CAD) e mandar para a impressora, exatamente como é feito para imagens e texto.

Acolhendo as diferenças

Nós falamos de brinquedos, equipamentos e muitas outras bugigangas, mas as impressoras 3D também terão um importante papel no desenvolvimento de produtos para pessoas com necessidades especiais. Alguém com uma deformação no pé, por exemplo, poderia ter uma palmilha e um calçado projetado, evitando desconfortos e dores causados pelas fôrmas padrão. Seria necessário apenas rodar o scanner para capturar a imagem já pronta do pé e projetar a superfície baseada nas novas medidas.

Já para os atletas de alto nível, estão em fase de pesquisa calçados e vestes protetoras que, ao invés de projetarem energia em direção ao solo, gerariam impulso ou energia em sentido contrário, garantindo mais embalo e velocidade ou uma resistência maior contra impactos.

Quem oferece os equipamentos

Acredite, são inúmeras companhias ao redor do globo, cada uma utilizando seus próprios métodos para a fabricação tanto da tecnologia quanto da impressora. Abaixo listaremos algumas das opções, seguidas dos respectivos modelos e — quando possível — o processo de aplicação dos polímeros.

Objet

A empresa é uma das mais versáteis do mercado, ofertando produtos para praticamente todas as necessidades com três linhas distintas. São elas: Alaris, Eden e Connex. A primeira é a mais compacta de todas (o primeiro modelo que clama ser Desktop), possuindo compatibilidade com processos de fabricação por gel (descrito acima) por meio da tecnologia PolyJet Matrix.

A linha Eden, por sua vez, conta com inúmeros produtos, voltados especificamente para a produção rápida de itens e equipamentos de precisão, bem como prototipagem rápida. Finalizando a linha deste fabricante, temos a série de ponta, Connex.

Ela é uma das únicas do mercado a utilizar tecnologia para múltiplos materiais simultaneamente, o que permite objetos de rigidez variável, além de injeção dupla para alta durabilidade. Quer uma escova de dentes ou de cabelo, um molde macio, uma roda já com pneu acoplado ou até mesmo um controle remoto? Sem problemas!

Unique

Apesar do espectro multicolorido que fica por trás das imagens dos produtos, a empresa é séria quando o assunto é impressão tridimensional, colocando praticamente um computador inteiro dentro de cada item para que os projetos possam ser salvos e gerenciados em apenas alguns instantes.

Sua linha de produtos tem tamanho variável para acomodar as diferentes necessidades de seus consumidores, e pode também imprimir todo tipo de aparato. O diferencial principal é a secagem rápida do material uma vez fora da câmara de impressão.

Dimension

A companhia carrega em seu slogan a mensagem de que é a número um, tendo como foco principal soluções empresariais e comerciais de médio a grande porte. São quatro modelos básicos, sendo oferecido ao usuário um sistema de questionário para que ele verifique qual é a melhor solução. A saída delas é de alta precisão, portanto voltada a engenheiros e projetos de peças (até mesmo porque o custo é proibitivo, girando em torno de quinze mil a trinta mil dólares).

Desktop Factory

É atualmente uma das companhias com oferta mais barata do mercado: seu modelo de impressora custa cinco mil dólares. Para a construção dos objetos é aplicada tecnologia de camadas, tendo como resultado final objetos fortes e duradouros  que podem ser aquecidos, pintados ou lixados, mas que não necessitam de reforço posterior.

Fabjectory

Diferentemente de todas as concorrentes listadas até agora, a Fabjectory não é uma companhia especializada na produção de impressoras tridimensionais, mas sim um serviço que visa transformar objetos virtuais (a exemplo dos Miis, do Nintendo Wii, ou dos personagens de Second Life) em bonecos e brinquedos.

O resultado, como mostrado na imagem acima, ainda não é dos melhores, mas isso é — em partes — culpa dos modelos originais, que não são tão detalhados assim.

E aí, você está preparado para receber esta tecnologia? O que achou dos vídeos e dos produtos? Não deixe de compartilhar conosco a sua opinião! Até a próxima!