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Gel metlico transforma impresso 3D em impresso 4D

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Mecnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 06/07/2023

Gel met

Aranha 3D criada com o novo gel metlico – a incorporao de LEDs ilustra sua condutividade, enquanto a curvatura das pernas mostra a impresso 4D em ao.
[Imagem: Ruizhe Xing et al. – 10.1016/j.matt.2023.06.015]

Impresso 3D de metais a frio

Um novo gel metlico, altamente condutor de eletricidade, pode ser usado para imprimir objetos slidos tridimensionais (3D) temperatura ambiente.

Criar objetos metlicos em impressoras 3D hoje exige temperaturas elevadas, de modo que operar a temperatura ambiente por si s j seria uma inovao marcante para esse campo.

Mas o novo gel metlico tem um trunfo adicional: Os objetos impressos podem ser projetados para mudar de forma medida que o gel seca.

Isto compe um novo conceito, conhecido como impresso 4D, com a quarta dimenso sendo o tempo.

O gel metlico tem como base uma soluo de partculas microscpicas de cobre suspensas em gua. A seguir, a soluo recebe uma pequena quantidade de uma liga de ndio-glio, que um metal lquido temperatura ambiente. A mistura resultante ento agitada, fazendo com que o metal lquido e as partculas de cobre grudem umas nas outras, formando uma “rede” de gel metlico dentro da soluo aquosa.

“Essa consistncia semelhante a gel importante, porque significa que voc tem uma distribuio bastante uniforme das partculas de cobre em todo o material. Isso faz duas coisas. Primeiro, significa que a rede de partculas se conecta para formar caminhos eltricos. E segundo, significa que as partculas de cobre no esto se separando da soluo e entupindo a impressora,” contou o professor Michael Dickey, da Universidade do Estado da Carolina do Norte, nos EUA.

Gel met

A tinta feita de uma mistura de metal lquido com partculas de cobre.
[Imagem: Ruizhe Xing et al. – 10.1016/j.matt.2023.06.015]

Impresso 4D

O gel pode ser usado nos bocais das impressoras 3D convencionais, com o objeto mantendo sua forma corretamente quando impresso. E, quando deixado secar em temperatura ambiente, o objeto 3D resultante torna-se ainda mais slido.

Mas possvel fazer coisas ainda mais interessantes aplicando calor ao objeto impresso enquanto ele est secando.

Acontece que o alinhamento das partculas influencia como o material seca. Por exemplo, se voc imprimir um objeto cilndrico, os lados se contrairo mais do que a parte superior e inferior medida que ele seca. Quando o objeto deixado para secar temperatura ambiente, o processo suficientemente lento para no criar mudanas estruturais no objeto.

No entanto, se voc aplicar calor – por exemplo, coloc-lo sob uma lmpada de calor a 80 C – a secagem mais rpida pode causar deformao estrutural. Como essa deformao previsvel, isso significa que voc pode fazer com que um objeto impresso mude de forma depois de pronto, e isso pode ser feito com duas variveis de controle: O padro do objeto impresso e a quantidade de calor aplicado durante a secagem.

“Em ltima anlise, esse tipo de impresso quadridimensional – as trs dimenses tradicionais, mais o tempo – mais uma ferramenta que pode ser usada para criar estruturas com as dimenses desejadas,” disse Dickey.

Gel met

A geometria do objeto e o calor aplicado na ps-produo podem definir o formato final da pea.
[Imagem: Ruizhe Xing et al. – 10.1016/j.matt.2023.06.015]

Condutividade metlica

Caso voc no queira aplicaes mais complexas e avanadas, continuar podendo tirar proveito da elevada condutividade eltrica do material, o que permite ir alm dos objetos de polmeros e resinas tradicionais.

“Como os objetos impressos acabam tendo at 97,5% de metal, eles so altamente condutores. Obviamente, no so to condutores quanto o fio de cobre convencional, mas impossvel imprimir fio de cobre em 3D temperatura ambiente. E o material que desenvolvemos de longe mais condutivo do que qualquer outra coisa que possa ser impressa. Estamos muito entusiasmados com as aplicaes aqui,” disse Dickey.

Bibliografia:

Artigo: Metallic Gels for Conductive 3D and 4D Printing
Autores: Ruizhe Xing, Jiayi Yang, Dongguang Zhang, Jie Kong, Wei Qi, Michael D. Dickey
Revista: Matter
Vol.: 6, Issue 7, P2248-2262
DOI: 10.1016/j.matt.2023.06.015

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