Impresso 3D com som cria objetos no espao livre, sem suportes

Mecnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 13/02/2023

Impresso 3D sem contato

Engenheiros alemes criaram uma nova tecnologia para montar a matria em 3D, uma impresso 3D no espao livre.

Diferente da impresso 3D tradicional, onde o objeto que est sendo construdo precisa de um substrato ou nasce mergulhado em um lquido, com a nova tcnica o objeto nasce no espao livre, com a matria sendo manipulada por sondas de som.

A tcnica usa vrios hologramas acsticos para gerar campos de presso com os quais partculas slidas, esferas de gel e at clulas biolgicas podem ser usadas como blocos de construo para o objeto desejado.

“Ns conseguimos montar micropartculas para formar um objeto tridimensional em uma nica passada usando ultrassom formatado,” disse Kai Melde, da Universidade de Heidelberg, principal desenvolvedor da tcnica.

Embora as aplicaes sejam inmeras, representando um salto qualitativo sem precedentes na manufatura aditiva, a tcnica snica abre caminho para a cultura de clulas 3D vivas para engenharia biomdica – hoje, um dos grandes entraves para a construo de rgos artificiais, por exemplo, que as tcnicas de cultivo existentes s funcionam em 2D, sobre pratos de vidro planos, mas os rgos biolgicos no so planos monocamadas.

“Isso pode ser muito til para a bioimpresso. As clulas usadas so particularmente sensveis ao ambiente durante o processo,” disse o professor Peer Fischer.

Impresso 3D com ondas de som

Com fcil de verificar ficando em frente a uma caixa de som com o volume alto, as ondas sonoras exercem fora sobre a matria, chamada presso de radiao acstica, que vem sendo explorada para construir pinas acsticas e raios tratores snicos, por exemplo, alm da tradicional levitao acstica.

Usando ultrassom de alta frequncia, que inaudvel para o ouvido humano, torna-se possvel trabalhar com sons com comprimentos de onda muito curtos, da faixa dos milmetros at o reino microscpico. Foi isto que Melde explorou para conseguir manipular blocos de construo muito pequenos, como as clulas biolgicas.

Em um trabalho anterior, tambm inovador, a mesma equipe havia construdo hologramas acsticos em 3D usando placas para codificar um campo sonoro especfico. E esses campos sonoros podem ser usados para montar materiais em padres bidimensionais.

Agora eles deram o passo seguinte, criando um novo conceito de fabricao aditiva em 3D. As partculas so capturadas e usadas como blocos para montar as formas tridimensionais graas a um algoritmo que controla os alto-falantes que geram os campos ultrassnicos, tornando a manipulao de cada partcula simples e direta.

“A digitalizao de um objeto 3D inteiro em campos de holograma de ultrassom computacionalmente muito exigente e exigiu que crissemos uma nova rotina de computao,” disse Heiner Kremer, membro da equipe.

A tcnica funciona com uma variedade de materiais, de esferas de vidro e hidrogel a clulas biolgicas. E, como os campos acsticos manipulam as clulas com muita delicadeza, sem danific-las – neste caso as clulas so manipuladas em meio lquido -, a equipe aposta que a formao de culturas celulares e tecidos em 3D ser a primeira rea a tirar proveito da impresso 3D acstica.

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