Objeto colorido impresso em 3D.
Empresas e o público em geral já estão explorando o uso da impressão 3D para inúmeras aplicações, da fabricação doméstica de peças e utensílios até a produção de dispositivos médicos personalizados e mesmo alimentos.
Mas uma das formas mais eficientes de impressão 3D ainda apresenta um grande limitador: os objetos só são impressos em preto ou cinza - o branco não é assim tão branco.
Mas uma série de equipes ao redor do mundo está se dedicando a superar essa limitação.
Alexander Powell, do Instituto de Ciências Fotônicas de Barcelona, na Espanha, já está com seus primeiros protótipos que não apenas saem em cores vivas, mas também incorporam várias cores no mesmo objeto - como o pequeno dragão visto acima.
O avanço foi possível graças à criação de uma nova família de fotossensibilizadores, os materiais que recebem a luz do laser aplicado durante o processo de sinterização seletiva a laser (SLS: Selective Laser Sintering) e aquecem rapidamente para derreter as resinas que vão formar o objeto impresso em 3D.
Powell projetou nanobastões que absorvem a energia fortemente na região do infravermelho próximo do espectro, enquanto se mantêm quase transparentes à luz visível. Esses nanobastões foram revestidos com sílica e misturados aos pós de poliamida usados pela impressão 3D.
Além de serem muito melhores para converter a luz do laser em calor do que o negro de fumo, o padrão da indústria, os novos fotossensibilizadores produzem um branco muito mais branco e - quando misturados com corantes - resultam em objetos 3D de cores vivas.
Nesta escala, as tintas são removidas seletivamente, para deixar a estrutura na cor desejada.
[Imagem: 10.1038/s41467-018-05234-0]
Para colorir seus objetos, David Gräfe, do Instituto de Tecnologia Karlsruhe, na Alemanha, está adotando um enfoque mais de baixo para cima e usando outra técnica de impressão 3D.
A vantagem da escrita direta a laser - em que um laser controlado por computador funciona como uma caneta e produz a estrutura desejada em um material conhecido como fotorresiste - é que ela permite construir objetos microscópicos, chegando até mesmo à dimensão dos nanômetros.
Essa alta resolução é muito atraente para aplicações que requerem estruturas com detalhes muito precisos, como biomedicina, microfluídica, microeletrônica ou metamateriais ópticos. E, nessas aplicações, as cores dizem muito mais respeito à funcionalidade - como os materiais reagem a diversos comprimentos de onda - do que à beleza.
Como a escrita direta a laser trabalha desbastando blocos de materiais - como um escultor trabalha - para dar cores aos seus objetos Gräfe criou diferentes tintas que podem ser não aplicadas, mas apagadas de forma seletiva, independentemente umas das outras.
Isso permite a degradação seletiva e sequencial e a remontagem das microestruturas gravadas a laser. No caso de estruturas altamente complexas, suportes temporários podem ser fabricados e removidos no final do processo. Também pode ser possível adicionar ou remover partes para criar, por exemplo, andaimes para crescimento celular. Além disso, as tintas 3D seletivamente apagáveis permitem a troca de peças danificadas ou desgastadas em estruturas complexas.
Artigo: White and Brightly Colored 3D Printing Based on Resonant Photothermal Sensitizers
Autores: Alexander W. Powell, Alexandros Stavrinadis, Ignacio de Miguel, Gerasimos Konstantatos, Romain Quidant
Artigo: Adding chemically selective subtraction to multi-material 3D additive manufacturing
Autores: David Gräfe, Andreas Wickberg, Markus Michael Zieger, Martin Wegener, Eva Blasco, Christopher Barner-Kowollik