Novo bico de deposição que pode revolucionar a impressão e a bioimpressão 4D

Engenheiros da Universidade de Maryland (UMD) criaram um novo bico de impressão 3D com mudança de forma ou "metamorfose" que foi apresentado na revista Advanced Materials Technologies.


Morphing‐Nozzle 3D Printing: A 3D Printed Morphing Nozzle to Control Fiber Orientation during Composite Additive Manufacturing. 2021


O bico de metamorfose da equipe oferece aos pesquisadores novos meios para a impressão 3D de “compósitos cheios de fibra” - materiais feitos de fibras curtas que aumentam as propriedades especiais sobre as peças impressas em 3D tradicionais, como aumentar a resistência da peça ou a condutividade elétrica. O desafio é que essas propriedades são baseadas nas direções ou “orientações” das fibras curtas, o que até agora era difícil de controlar durante o processo de impressão 3D.


Ao imprimir 3D com o novo bico, o poder está em seus atuadores laterais, que podem ser inflados como um balão para mudar o formato do bocal e, por sua vez, as orientações das fibras”, disse Ryan Sochol, professor assistente em engenharia mecânica e diretor do Laboratório Bioinspired Advanced Manufacturing (BAM) na A. James Clark School of Engineering da UMD.

Para demonstrar sua nova abordagem, os pesquisadores se voltaram para as aplicações emergentes de “impressão 4D”. “A impressão 4D refere-se ao conceito relativamente novo de objetos de impressão 3D que podem se remodelar ou transformar dependendo de seu ambiente”, disse o professor de engenharia mecânica da UMD David Bigio, co-autor do estudo.


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Avanços recentes na impressão 4D contam com materiais capazes de expansão "anisotrópica", inchando em mais em uma direção do que na outra, bem como expansão "isotrópica", inchando de forma idêntica em todas as direções. Infelizmente, alternar essas condições normalmente exige que os pesquisadores imprimam com vários materiais diferentes.


“O que foi interessante foi descobrir que poderíamos fazer com que um único material impresso fizesse a transição entre o inchaço anisotrópico e isotrópico apenas mudando a forma do bico durante o processo de impressão 3D”, disse Connor Armstrong, principal autor do estudo. Armstrong desenvolveu a abordagem como parte de sua pesquisa de tese de MS na UMD.


“É importante ressaltar que a capacidade do bico de se transformar e de igualar a pontuação em termos de propriedades de expansão não se limita à impressão 4D”, disse o coautor do estudo e recém-graduado estudante de graduação em engenharia mecânica Noah Todd. “Nossa abordagem poderia ser aplicada para impressão 3D de muitos outros materiais compostos para personalizar suas propriedades elásticas, térmicas, magnéticas ou elétricas, por exemplo.”

Curiosamente, para construir o próprio bocal de metamorfose, a equipe realmente se voltou para uma tecnologia de impressão 3D diferente chamada “Impressão PolyJet”.


Figura esquemática do bico desenvolvido.

Fonte: A 3D Printed Morphing Nozzle to Control Fiber Orientation during Composite Additive Manufacturing - Clique aqui!


Em uma aplicação dessa nova abordagem, a equipe está explorando o uso de sua estratégia para realizar aplicações biomédicas nas quais objetos impressos em massa podem se remodelar na presença de estímulos específicos do corpo.


O novo método de deposição pode revolucionar não só a área médica, mas também áreas como a de alimentos 3D e da agroindústria.

“Ao fornecer aos pesquisadores uma maneira acessível de imprimir em 3D materiais compósitos preenchidos com fibra, controle sob demanda de suas orientações e, portanto, seu desempenho final, este trabalho abre a porta para novas aplicações de impressão 3D que necessita dessas propriedades únicas de materiais e as capacidades distintas que elas possibilitam. ”



Referência utilizadas na matéria:


Morphing ‐ Nozzle 3D Printing: A 3D Printed Morphing Nozzle to Control Fiber Orientation during Composite Additive Manufacturing" por Connor D. Armstrong, Noah Todd, Abdullah T. Alsharhan, David I. Bigio e Ryan D. Sochol, 5 de janeiro de 2021 , Tecnologias de Materiais Avançados . DOI: 10.1002 / admt.202170004


A 3D Printed Morphing Nozzle to Control Fiber Orientation during Composite Additive manufacturing. Connor D. Armstrong, Noah Todd, Abdullah T. Alsharhan, David I. Bigio Ryan D. Socho. 2020. https://doi.org/10.1002/admt.202000829


Site: https://scitechdaily.com/mighty-morphing-3d-printing-new-shape-changing-nozzle-that-could-revolutionize-4d-printing/


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