Aplicações de impressão 3D - Applications of 3D printing
Nos últimos anos, a impressão 3D se desenvolveu significativamente e agora pode desempenhar funções cruciais em muitas aplicações, sendo as mais importantes manufatura, medicina, arquitetura, arte personalizada e design.
Os processos de impressão 3D estão finalmente alcançando todo o seu potencial e estão sendo usados atualmente nas indústrias de manufatura e médicas, bem como em setores socioculturais que facilitam a impressão 3D para fins comerciais. Houve muito entusiasmo na última década quando nos referimos às possibilidades que podemos alcançar ao adotar a impressão 3D como uma das principais tecnologias de fabricação .
Por muito tempo, o problema com a impressão 3D era que ela exigia custos de entrada muito altos, o que não permite uma implementação lucrativa para os fabricantes em massa quando comparada aos processos padrão. No entanto, as recentes tendências de mercado detectadas descobriram que isso está finalmente mudando. Como o mercado de impressão 3D apresentou um dos maiores crescimentos da indústria de manufatura nos últimos anos.
Aplicativos de manufatura
A impressão tridimensional torna tão barato criar itens únicos quanto produzir milhares e, portanto, prejudica as economias de escala . Pode ter um impacto tão profundo no mundo quanto a vinda da fábrica teve (...) Assim como ninguém poderia ter previsto o impacto da máquina a vapor em 1750 —ou a imprensa em 1450 , ou o transistor em 1950 - é impossível prever o impacto a longo prazo da impressão 3D. Mas a tecnologia está chegando e é provável que atrapalhe todos os campos que tocar.
- The Economist , em um líder em 10 de fevereiro de 2011
As tecnologias AM encontraram aplicativos a partir da década de 1980 no desenvolvimento de produtos , visualização de dados , prototipagem rápida e manufatura especializada. Sua expansão para a produção (produção de empregos , produção em massa e manufatura distribuída ) está em desenvolvimento nas décadas seguintes. As funções de produção industrial nas indústrias metalúrgicas alcançaram escala significativa pela primeira vez no início de 2010. Desde o início do século 21, houve um grande crescimento nas vendas de máquinas AM, e seu preço caiu substancialmente. De acordo com a Wohlers Associates, uma consultoria, o mercado de impressoras e serviços 3D valia $ 2,2 bilhões em todo o mundo em 2012, um aumento de 29% em relação a 2011. A McKinsey prevê que a manufatura aditiva pode ter um impacto econômico de $ 550 bilhões anuais até 2025. Existem muitas aplicações para tecnologias AM, incluindo arquitetura, construção (AEC), design industrial , automotivo, aeroespacial , militar, engenharia , odontologia e indústrias médicas, biotecnologia (substituição de tecido humano), moda, calçados, joias, óculos, educação, sistemas de informação geográfica, alimentos , e muitos outros campos.
As primeiras aplicações da manufatura aditiva foram na extremidade da sala de ferramentas do espectro de manufatura. Por exemplo, a prototipagem rápida foi uma das primeiras variantes aditivas, e sua missão era reduzir o tempo de espera e o custo de desenvolvimento de protótipos de novas peças e dispositivos, o que antes era feito apenas com métodos subtrativos de ferramentaria, como fresamento e torneamento CNC, e retificação de precisão, muito mais precisa do que a impressão 3D com precisão de até 0,00005 "e criando peças de melhor qualidade com mais rapidez, mas às vezes muito caro para peças de protótipo de baixa precisão. Com os avanços tecnológicos na manufatura aditiva, no entanto, e a disseminação desses avanços no negócio mundo, os métodos aditivos estão avançando cada vez mais para o fim da produção de manufatura de maneiras criativas e às vezes inesperadas. Peças que antes eram o único domínio dos métodos subtrativos agora podem, em alguns casos, ser tornadas mais lucrativas por meio de métodos aditivos. A tecnologia RepRap permite que o mesmo dispositivo execute manufatura aditiva e subtrativa trocando cabeças de ferramenta montadas.
Manufatura aditiva baseada em nuvem
A manufatura aditiva em combinação com tecnologias de computação em nuvem permite uma produção distribuída descentralizada e geograficamente independente. A manufatura aditiva baseada em nuvem se refere a um modelo de manufatura em rede orientado a serviços em que os consumidores de serviço são capazes de construir peças por meio de infraestrutura como serviço (IaaS), plataforma como serviço (PaaS), hardware como serviço a-Service (HaaS) e Software-as-a-Service (SaaS). A fabricação distribuída, como tal, é realizada por algumas empresas; há também serviços como Hubs 3D que colocam pessoas que precisam de impressão 3D em contato com proprietários de impressoras.
Algumas empresas oferecem serviços de impressão 3D online para clientes comerciais e particulares, trabalhando a partir de projetos 3D carregados no site da empresa. Os designs impressos em 3D são enviados ao cliente ou retirados do provedor de serviços.
Personalização em massa
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As empresas criaram serviços onde os consumidores podem personalizar objetos usando um software de personalização simplificado baseado na web e solicitar os itens resultantes como objetos exclusivos impressos em 3D. Isso agora permite que os consumidores criem capas personalizadas para seus telefones celulares. A Nokia lançou os designs 3D para sua capa para que os proprietários possam personalizar sua própria capa e imprimi-la em 3D.
Fabricação rápida
Os avanços na tecnologia RP introduziram materiais apropriados para a fabricação final, o que, por sua vez, introduziu a possibilidade de fabricar diretamente os componentes acabados. Uma vantagem da impressão 3D para fabricação rápida reside na produção relativamente barata de um pequeno número de peças.
A fabricação rápida é um novo método de fabricação e muitos de seus processos ainda não foram comprovados. A impressão 3D está agora entrando no campo da manufatura rápida e foi identificada como uma tecnologia de "próximo nível" por muitos especialistas em um relatório de 2009. Um dos processos mais promissores parece ser a adaptação de sinterização seletiva a laser (SLS), ou sinterização direta de metal a laser (DMLS), alguns dos métodos de prototipagem rápida mais bem estabelecidos. Em 2006, no entanto, essas técnicas ainda estavam em sua infância, com muitos obstáculos a serem superados antes que o RM pudesse ser considerado um método de fabricação realista.
Houve processos de patentes relativos à impressão 3-D para fabricação.
Prototipagem rápida
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As impressoras 3D industriais existem desde o início dos anos 1980 e têm sido amplamente utilizadas para prototipagem rápida e propósitos de pesquisa. Estas são geralmente máquinas maiores que usam metais em pó proprietários, mídia de fundição (por exemplo, areia), plásticos, papel ou cartuchos e são usados para prototipagem rápida por universidades e empresas comerciais.
Pesquisar
A impressão 3D pode ser particularmente útil em laboratórios de pesquisa devido à sua capacidade de fazer geometrias personalizadas e especializadas. Em 2012, um projeto de prova de princípio na Universidade de Glasgow , no Reino Unido, mostrou que é possível usar técnicas de impressão 3D para auxiliar na produção de compostos químicos . Eles primeiro imprimiram recipientes de reação química e , em seguida, usaram a impressora para depositar os reagentes neles. Eles produziram novos compostos para verificar a validade do processo, mas não buscaram nada com uma aplicação específica.
Normalmente, o processo FDM é usado para imprimir vasos de reação ocos ou microrreatores. Se a impressão 3D for realizada em uma atmosfera de gás inerte , os vasos de reação podem ser preenchidos com substâncias altamente reativas durante a impressão. Os objetos impressos em 3D são estanques ao ar e à água por várias semanas. Pela impressão de vasos de reação na geometria de cubetas ou tubos de medição comuns , medições analíticas de rotina, como UV / VIS -, IR - e espectroscopia de RMN podem ser realizadas diretamente no recipiente impresso em 3D.
Além disso, a impressão 3D tem sido usada em laboratórios de pesquisa como método alternativo para fabricar componentes para uso em experimentos, como blindagem magnética e componentes a vácuo com desempenho comprovado comparável às peças produzidas tradicionalmente.
Comida
A manufatura aditiva de alimentos está sendo desenvolvida espremendo os alimentos, camada por camada, em objetos tridimensionais. Uma grande variedade de alimentos são candidatos apropriados, como chocolate e doces, e alimentos planos, como biscoitos, massas e pizza. A NASA considerou a versatilidade do conceito, fechando um contrato com a Consultoria de Pesquisa de Sistemas e Materiais para estudar a viabilidade de impressão de alimentos no espaço. A NASA também está investigando a tecnologia para criar alimentos impressos em 3D para limitar o desperdício de alimentos e para fazer alimentos que são projetados para atender às necessidades dietéticas de um astronauta. Uma startup de tecnologia alimentar Novameat de Barcelona imprimiu em 3D um bife de ervilhas, arroz, algas marinhas e alguns outros ingredientes que foram colocados em cruz, imitando as proteínas intracelulares. Um dos problemas com a impressão de alimentos é a natureza da textura de um alimento. Por exemplo, alimentos que não são fortes o suficiente para serem limados não são apropriados para impressão 3D.
Ferramentas ágeis
Ferramentas ágeis é o processo de usar meios modulares para projetar ferramentas que são produzidas por métodos de manufatura aditiva ou impressão 3D para permitir a prototipagem rápida e respostas às necessidades de ferramentas e acessórios. O ferramental ágil usa um método econômico e de alta qualidade para responder rapidamente às necessidades do cliente e do mercado. Pode ser usado em processos de hidroformação , estampagem , moldagem por injeção e outros processos de fabricação.
Aplicações médicas
Os usos cirúrgicos de terapias centradas em impressão 3D têm uma história que começou em meados da década de 1990 com modelagem anatômica para planejamento de cirurgia reconstrutiva óssea. Ao praticar em um modelo tátil antes da cirurgia, os cirurgiões estavam mais preparados e os pacientes recebiam melhores cuidados. Os implantes combinados com o paciente foram uma extensão natural desse trabalho, levando a implantes verdadeiramente personalizados que se ajustam a um único indivíduo. Planejamento virtual de cirurgia e orientação usando instrumentos impressos em 3D, personalizados, foram aplicados a muitas áreas da cirurgia, incluindo substituição total da articulação e reconstrução craniomaxilofacial com grande sucesso. Estudos adicionais sobre o uso de modelos para o planejamento de cirurgias cardíacas e de órgãos sólidos aumentaram o uso nessas áreas. A impressão 3D baseada em hospital é agora de grande interesse e muitas instituições estão buscando adicionar esta especialidade em departamentos de radiologia individuais. A tecnologia está sendo usada para criar dispositivos exclusivos e adequados aos pacientes para doenças raras. Um exemplo disso é a tala traquial bioreabsorvível para tratamento de recém-nascidos com traqueobroncomalácia desenvolvida na Universidade de Michigan. Vários fabricantes de dispositivos também começaram a usar a impressão 3D para guias cirúrgicas (polímeros) correspondentes ao paciente. O uso de manufatura aditiva para a produção serializada de implantes ortopédicos (metais) também está aumentando devido à capacidade de criar estruturas superficiais porosas de maneira eficiente que facilitam a osseointegração. Modelos impressos para ossos quebrados podem ser ajustados e abertos, permitindo que o usuário arranhe qualquer coceira, lave e ventile a área danificada. Eles também podem ser reciclados.
A fabricação de filamentos fundidos (FFF) tem sido usada para criar microestruturas com uma geometria interna tridimensional. Estruturas de sacrifício ou materiais de suporte adicionais não são necessários. A estrutura que usa ácido polilático (PLA) pode ter porosidade totalmente controlável na faixa de 20% a 60%. Esses andaimes podem servir como modelos biomédicos para cultura de células ou implantes biodegradáveis para engenharia de tecidos.
A impressão 3D tem sido usada para imprimir implantes e dispositivos específicos para pacientes para uso médico. As operações bem-sucedidas incluem uma pelve de titânio implantada em um paciente britânico, mandíbula inferior de titânio transplantada para um paciente holandês e uma tala traqueal de plástico para um bebê americano. Espera-se que as indústrias de aparelhos auditivos e odontológicas sejam as maiores áreas de desenvolvimento futuro usando tecnologia de impressão 3D personalizada. Em março de 2014, os cirurgiões em Swansea usaram peças impressas em 3D para reconstruir o rosto de um motociclista que havia se ferido gravemente em um acidente de viação. A pesquisa também está sendo conduzida sobre métodos de bioimpressão de substituições de tecido perdido devido à artrite e câncer.
A tecnologia de impressão 3D agora pode ser usada para fazer réplicas exatas de órgãos. A impressora usa imagens de ressonância magnética ou tomografia computadorizada de pacientes como um modelo e estabelece camadas de borracha ou plástico.
A tecnologia de impressão 3D também pode ser usada para produzir equipamentos de proteção individual, também conhecidos como PPE, usados por profissionais médicos e de laboratório para se protegerem de infecções durante o tratamento de pacientes. Exemplos de EPI incluem máscaras, protetores faciais, conectores, aventais e óculos de proteção. As formas mais populares de EPI impresso em 3D são máscaras, protetores faciais e conectores.
Hoje em dia, a Fabricação de Aditivos também é empregada no campo das ciências farmacêuticas. Diferentes técnicas de impressão 3D (por exemplo, FDM, SLS, impressão a jato de tinta, etc.) são utilizadas de acordo com suas respectivas vantagens e desvantagens para várias aplicações relacionadas à distribuição de medicamentos.
Bioimpressão
Em 2006, pesquisadores da Cornell University publicaram alguns dos trabalhos pioneiros em impressão 3D para fabricação de tecidos, imprimindo bio-tintas de hidrogel com sucesso. O trabalho na Cornell foi expandido usando bioprinters especializadas produzidas pela Seraph Robotics, Inc. , uma spin-out universitária, que ajudou a catalisar um interesse global na pesquisa biomédica de impressão 3D.
A impressão 3D tem sido considerada um método de implantação de células-tronco capazes de gerar novos tecidos e órgãos em humanos vivos. Com sua capacidade de se transformar em qualquer outro tipo de célula do corpo humano, as células-tronco oferecem um enorme potencial em bioimpressão 3D. O professor Leroy Cronin, da Universidade de Glasgow, propôs em uma palestra TED de 2012 que era possível usar tintas químicas para imprimir medicamentos.
A partir de 2012, a tecnologia de bioimpressão 3D foi estudada por empresas de biotecnologia e acadêmicos para possível uso em aplicações de engenharia de tecidos em que órgãos e partes do corpo são construídos usando técnicas de jato de tinta. Neste processo, camadas de células vivas são depositadas em um meio de gel ou matriz de açúcar e lentamente construídas para formar estruturas tridimensionais, incluindo sistemas vasculares. O primeiro sistema de produção para impressão 3D de tissue foi entregue em 2009, com base na tecnologia de bioimpressão NovoGen. Vários termos têm sido usados para se referir a este campo de pesquisa: impressão de órgãos, bioimpressão, impressão de partes do corpo e engenharia de tecidos auxiliada por computador , entre outros. A possibilidade de usar a impressão em tecido 3D para criar arquiteturas de tecidos moles para cirurgia reconstrutiva também está sendo explorada.
Em 2013, os cientistas chineses começaram a imprimir orelhas, fígados e rins com tecido vivo. Pesquisadores na China conseguiram imprimir órgãos humanos com sucesso usando bioprinters 3D especializadas que usam células vivas em vez de plástico. Pesquisadores da Universidade Hangzhou Dianzi projetaram a "bioimpressora 3D" apelidada de "Regenovo". Xu Mingen, desenvolvedor do Regenovo, disse que ele pode produzir uma amostra em miniatura de tecido hepático ou cartilagem da orelha em menos de uma hora, prevendo que órgãos impressos totalmente funcionais podem levar de 10 a 20 anos para se desenvolver.
Dispositivos médicos
Em 24 de outubro de 2014, uma menina de cinco anos sem dedos totalmente formados na mão esquerda foi a primeira criança no Reino Unido a ter uma mão protética feita com tecnologia de impressão 3D. Sua mão foi desenhada pela e-NABLE dos Estados Unidos, uma organização de design de código aberto que usa uma rede de voluntários para projetar e fazer próteses principalmente para crianças. A prótese de mão foi baseada em gesso confeccionado por seus pais. Um menino chamado Alex também nasceu com um braço faltando logo acima do cotovelo. A equipe conseguiu usar a impressão 3D para carregar um braço mioelétrico e-NABLE que funciona com servos e baterias que são acionados pelo músculo eletromiográfico. Com o uso de impressoras 3D, a e-NABLE distribuiu até agora milhares de mãos de plástico para crianças.
Próteses impressas têm sido usadas na reabilitação de animais aleijados. Em 2013, um pé impresso em 3D permitiu que um patinho aleijado voltasse a andar. As conchas de caranguejo eremita impressas em 3D permitem que os caranguejos eremitas habitem um novo estilo de casa. Uma prótese de bico foi outra ferramenta desenvolvida com o uso de impressão 3D para ajudar uma águia careca chamada Beauty, cujo bico foi severamente mutilado por um tiro no rosto. Desde 2014, implantes de titânio no joelho disponíveis comercialmente feitos com impressora 3D para cães têm sido usados para restaurar a mobilidade dos animais. Mais de 10.000 cães na Europa e nos Estados Unidos foram tratados após apenas um ano.
Em fevereiro de 2015, o FDA aprovou a comercialização de um parafuso cirúrgico que facilita uma cirurgia menos invasiva do pé e elimina a necessidade de perfurar o osso. O dispositivo de titânio impresso em 3D, 'FastForward Bone Tether Plate', foi aprovado para uso em cirurgia de correção para tratar joanete . Em outubro de 2015, o grupo do Professor Andreas Herrmann da Universidade de Groningen desenvolveu as primeiras resinas para impressão 3D com propriedades antimicrobianas . Empregando estereolitografia , grupos de amônio quaternário são incorporados em aparelhos dentários que matam bactérias em contato. Este tipo de material pode ser posteriormente aplicado em dispositivos médicos e implantes.
Em 6 de junho de 2011, a empresa Xilloc Medical, juntamente com pesquisadores da Universidade de Hasselt , na Bélgica, imprimiu com sucesso uma nova mandíbula para uma holandesa de 83 anos da província de Limburg.
A impressão 3D tem sido usada para produzir bicos protéticos para águias, um ganso brasileiro chamado Victoria e um tucano costarriquenho chamado Grecia .
Em março de 2020, a empresa Isinnova na Itália imprimiu 100 válvulas respiratórias em 24 horas para um hospital que carecia delas em meio ao surto de coronavírus.
Formulações Farmacêuticas
Em maio de 2015 foi produzida a primeira formulação fabricada por impressão 3D. Em agosto de 2015, o FDA aprovou o primeiro tablet impresso em 3D. O jato de ligante em um leito de pó do medicamento permite que comprimidos muito porosos sejam produzidos, o que permite altas doses do medicamento em uma única formulação que se dissolve rapidamente e é facilmente absorvida. Isso foi demonstrado para o Spritam, uma reformulação do levetiracetam para o tratamento da epilepsia .
A Manufatura Aditiva tem sido cada vez mais utilizada por cientistas da área farmacêutica. No entanto, após a primeira aprovação do FDA de uma formulação impressa em 3D, o interesse científico por aplicações 3D na distribuição de medicamentos cresceu ainda mais. Grupos de pesquisa em todo o mundo estão estudando diferentes maneiras de incorporar medicamentos em uma formulação impressa em 3D. A tecnologia de impressão 3D permite que os cientistas desenvolvam formulações com uma abordagem personalizada, ou seja, formas farmacêuticas adaptadas especificamente para um paciente individual. Além disso, de acordo com as vantagens das diversas técnicas utilizadas, podem ser obtidas formulações com várias propriedades. Estes podem conter vários medicamentos em uma única forma de dosagem, projetos multicompartimentais, sistemas de distribuição de medicamentos com características de liberação distintas, etc. Durante os primeiros anos, os pesquisadores se concentraram principalmente na técnica Fused Deposition Modeling (FDM). Atualmente, outras técnicas de impressão, como a Sinterização Seletiva a Laser (SLS) e a Estereolitografia (SLA), também estão ganhando força e sendo utilizadas para aplicações farmacêuticas.
Aplicações industriais
Vestuário
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A impressão 3D entrou no mundo das roupas com designers de moda experimentando biquínis , sapatos e vestidos impressos em 3D . Na produção comercial, a Nike usou a impressão 3D para prototipar e fabricar as chuteiras Vapor Laser Talon 2012 para jogadores de futebol americano, e a New Balance está fabricando tênis personalizados para atletas.
A impressão 3D chegou ao ponto em que as empresas estão imprimindo óculos de grau de consumidor com ajuste e estilo personalizados sob demanda (embora não possam imprimir as lentes). A personalização sob demanda de óculos é possível com a prototipagem rápida.
No entanto, comentários foram feitos em círculos acadêmicos quanto à limitação potencial da aceitação humana de tais itens de vestuário customizados em massa devido à redução potencial da comunicação do valor da marca.
No mundo dos cortesãos da alta costura, como Karl Lagerfeld projetando para Chanel , Iris van Herpen e Noa Raviv trabalhando com tecnologia da Stratasys , empregaram e destacaram a impressão 3D em suas coleções. Seleções de suas linhas e outras que trabalham com impressão 3D foram apresentadas no Metropolitan Museum of Art Anna Wintour Costume Center de 2016 , exposição "Manus X Machina".
Arte industrial e joias
A impressão 3D é usada para fabricar moldes para confecção de joias e até mesmo as próprias joias. A impressão 3D está se tornando popular na indústria de presentes personalizáveis, com produtos como modelos personalizados de arte e bonecas, em vários formatos: em metal ou plástico, ou como arte consumível, como chocolate impresso em 3D.
Indústria automobilística
No início de 2014, o fabricante sueco de supercarros Koenigsegg anunciou o One: 1, um supercarro que utiliza muitos componentes impressos em 3D. Na tiragem limitada de veículos que a Koenigsegg produz, o One: 1 tem espelhos internos internos, dutos de ar, componentes de exaustão de titânio e conjuntos completos de turbocompressor que foram impressos em 3D como parte do processo de fabricação.
Urbee é o nome do primeiro carro do mundo montado com a tecnologia 3D printing (a carroceria e as janelas do carro foram "impressas"). Criado em 2010 por meio da parceria entre o grupo de engenharia norte-americano Kor Ecologic e a empresa Stratasys (fabricante das impressoras Stratasys 3D), é um veículo híbrido com visual futurista.
Em 2014, a Local Motors estreou o Strati, um veículo em funcionamento totalmente impresso em 3D usando plástico ABS e fibra de carbono, exceto o trem de força. Em 2015, a empresa produziu outra iteração conhecida como LM3D Swim que foi 80 por cento impressa em 3D. Em 2016, a empresa utilizou a impressão 3D na criação de peças automotivas, como as utilizadas no Olli, veículo autônomo desenvolvido pela empresa.
Em maio de 2015, a Airbus anunciou que seu novo Airbus A350 XWB incluía mais de 1000 componentes fabricados por impressão 3D.
A impressão 3D também está sendo utilizada pelas forças aéreas para imprimir peças de reposição para aviões. Em 2015, um caça a jato Eurofighter Typhoon da Royal Air Force voou com peças impressas. A Força Aérea dos Estados Unidos começou a trabalhar com impressoras 3D, e a Força Aérea Israelense também comprou uma impressora 3D para imprimir peças de reposição.
Construção, desenvolvimento doméstico
O uso de impressão 3D para produzir modelos em escala dentro da arquitetura e construção tem aumentado constantemente em popularidade à medida que o custo das impressoras 3D diminui. Isso permitiu uma rotação mais rápida de tais modelos em escala e permitiu um aumento constante na velocidade de produção e na complexidade dos objetos sendo produzidos.
A impressão 3D de construção, a aplicação de impressão 3D para fabricar componentes de construção ou edifícios inteiros estão em desenvolvimento desde meados da década de 1990, o desenvolvimento de novas tecnologias tem ganhado um ritmo constante desde 2012 e o subsetor de impressão 3D está começando a amadurecer ( ver artigo principal ).
Armas de fogo
Em 2012, o grupo americano Defense Distributed divulgou planos para "[projetar] uma arma de plástico funcional que pudesse ser baixada e reproduzida por qualquer pessoa com uma impressora 3D". A Defense Distributed também projetou um receptor inferior de rifle do tipo AR-15 para impressão em 3D (capaz de durar mais de 650 tiros) e um carregador M16 de 30 tiros . O AR-15 possui múltiplos receptores (superior e inferior), mas a parte legalmente controlada é aquela que é serializada (o inferior, no caso do AR-15). Logo depois que a Defense Distributed conseguiu projetar o primeiro projeto de trabalho para produzir uma arma de plástico com uma impressora 3D em maio de 2013, o Departamento de Estado dos Estados Unidos exigiu que retirassem as instruções de seu site. Depois que a Defense Distributed divulgou seus planos, foram levantadas questões sobre os efeitos que a impressão 3D e a disseminação da usinagem CNC no nível do consumidor podem ter na eficácia do controle de armas .
Em 2014, um homem do Japão foi a primeira pessoa no mundo a ser presa por fazer armas de fogo impressas em 3D. Yoshitomo Imura postou vídeos e plantas da arma online e foi condenado à prisão por dois anos. A polícia encontrou pelo menos duas armas em sua casa que eram capazes de disparar balas.
Computadores e robôs
A impressão 3D também pode ser usada para fazer laptops e outros computadores e estojos. Por exemplo, estojos padrão para laptop Novena e VIA OpenBook . Ou seja, uma placa-mãe Novena pode ser comprada e usada em uma caixa VIA OpenBook impressa.
Os robôs de código aberto são construídos com impressoras 3D. A Double Robotics concede acesso à sua tecnologia (um SDK aberto ). Por outro lado, 3 & DBot é um robô-impressora Arduino 3D com rodas e ODOI é um robô humanoide impresso em 3D .
Sensores e atuadores macios
A impressão 3D encontrou seu lugar na fabricação de sensores soft e atuadores inspirados no conceito de impressão 4D. <A maioria dos sensores soft convencionais e atuadores são fabricados usando processos de baixo rendimento em várias etapas que envolvem fabricação manual, pós-processamento / montagem e iterações demoradas com menos flexibilidade na personalização e reprodutibilidade dos produtos finais. A impressão 3D mudou o jogo nesses campos com a introdução de propriedades geométricas, funcionais e de controle personalizadas para evitar os aspectos tediosos e demorados dos processos de fabricação anteriores.
Espaço
A Impressora Zero-G , a primeira impressora 3D projetada para operar em gravidade zero, foi construída sob uma parceria conjunta entre o NASA Marshall Space Flight Center (MSFC) e a Made In Space, Inc. Em setembro de 2014, a SpaceX entregou o 3D de gravidade zero impressora para a Estação Espacial Internacional (ISS). Em 19 de dezembro de 2014, a NASA enviou por e - mail desenhos CAD de uma chave de soquete para astronautas a bordo da ISS, que então imprimiu a ferramenta usando sua impressora 3D. Os pedidos de espaço oferecem a capacidade de imprimir peças ou ferramentas no local, em oposição ao uso de foguetes para trazer itens pré-fabricados para missões espaciais a colônias humanas na Lua, Marte ou em outro lugar. A segunda impressora 3D no espaço, a Impressora Portátil 3D On-Board da Agência Espacial Europeia (POP3D) foi planejada para ser entregue à Estação Espacial Internacional antes de junho de 2015. Em 2019, uma instalação de reciclagem construída comercialmente estava programada para ser enviada para o A Estação Espacial Internacional recolhe resíduos de plástico e peças plásticas desnecessárias e os converte em carretéis de matéria-prima para a instalação de manufatura aditiva da estação espacial a ser usada para construir peças manufaturadas no espaço.
Em 2016, a Digital Trends relatou que a BeeHex estava construindo uma impressora 3D de alimentos para missões tripuladas a Marte.
A maioria das construções planejadas em asteróides ou planetas serão inicializadas de alguma forma usando os materiais disponíveis nesses objetos. A impressão 3D costuma ser uma das etapas dessa inicialização. O projeto Sinterhab está pesquisando uma base lunar construída por impressão 3D usando regolito lunar como material de base. Em vez de adicionar um agente de ligação ao regolito, os pesquisadores estão experimentando sinterização por micro-ondas para criar blocos sólidos a partir da matéria-prima.
Projetos como esses foram investigados para a construção de habitats fora da Terra.
Aplicações socioculturais
Em 2005, um mercado amador e doméstico em rápida expansão foi estabelecido com a inauguração dos projetos de código aberto RepRap e Fab @ Home . Praticamente todas as impressoras 3D para uso doméstico lançadas até o momento têm suas raízes técnicas no Projeto RepRap em andamento e nas iniciativas de software de código aberto associadas. Na fabricação distribuída, um estudo descobriu que a impressão 3D pode se tornar um produto de mercado de massa, permitindo aos consumidores economizar dinheiro associado à compra de objetos domésticos comuns. Por exemplo, em vez de ir a uma loja para comprar um objeto feito em uma fábrica por moldagem por injeção (como um copo medidor ou um funil ), uma pessoa pode imprimi-lo em casa a partir de um modelo 3D baixado.
Arte e joalheria
Em 2005, periódicos acadêmicos começaram a relatar as possíveis aplicações artísticas da tecnologia de impressão 3D, sendo usada por artistas como Martin John Callanan na escola de arquitetura de Bartlett . Em 2007, a mídia de massa publicou um artigo no Wall Street Journal e na revista Time , listando um design impresso entre os 100 designs mais influentes do ano. Durante o London Design Festival 2011, uma instalação, com curadoria de Murray Moss e focada na impressão 3D, foi realizada no Victoria and Albert Museum (the V&A). A instalação foi chamada de Revolução Industrial 2.0: Como o mundo material se materializará recentemente .
No 3DPrintshow em Londres, que aconteceu em novembro de 2013 e 2014, as seções de arte tiveram trabalhos feitos em plástico e metal impressos em 3D. Vários artistas como Joshua Harker, Davide Prete , Sophie Kahn, Helena Lukasova, Foteini Setaki mostraram como a impressão 3D pode modificar processos estéticos e artísticos. Em 2015, os engenheiros e designers do Mediated Matter Group e do Glass Lab do MIT criaram uma impressora 3D aditiva que imprime com vidro, chamada G3DP . Os resultados podem ser tanto estruturais quanto artísticos. Os recipientes de vidro transparente impressos nele fazem parte de algumas coleções de museus.
O uso de tecnologias de digitalização 3D permite a replicação de objetos reais sem o uso de técnicas de moldagem que em muitos casos podem ser mais caras, mais difíceis ou muito invasivas de serem realizadas, particularmente para obras de arte preciosas ou delicados artefatos de patrimônio cultural onde o contato direto com as substâncias de moldagem podem danificar a superfície do objeto original.
Selfies 3D
Um estande de fotos 3D como o Fantasitron localizado em Madurodam , o parque em miniatura, gera modelos 3D de selfies a partir de fotos 2D de clientes. Essas selfies costumam ser impressas por empresas de impressão 3D dedicadas, como a Shapeways . Esses modelos também são conhecidos como retratos 3D, estatuetas 3D ou miniaturas de mim.
Comunicação
Empregando a tecnologia de camada aditiva oferecida pela impressão 3D, foram criados dispositivos Terahertz que atuam como guias de ondas, acopladores e curvas. A forma complexa desses dispositivos não poderia ser alcançada usando técnicas convencionais de fabricação. A impressora de nível profissional EDEN 260V disponível comercialmente foi usada para criar estruturas com tamanho mínimo de recurso de 100 µm. As estruturas impressas foram posteriormente revestidas por pulverização catódica DC com ouro (ou qualquer outro metal) para criar um Dispositivo Plasmônico Terahertz. Em 2016, a artista / cientista Janine Carr Criou a primeira percussão vocal impressa em 3D (beatbox) como forma de onda, com a capacidade de tocar a onda sonora a laser, junto com quatro emoções vocalizadas que também eram tocadas a laser.
Uso doméstico
Alguns exemplos iniciais de impressão 3D para consumidores incluem o 64DD lançado em 1999 no Japão. Em 2012, a impressão 3D doméstica era praticada principalmente por amadores e entusiastas. No entanto, pouco foi usado para aplicações domésticas práticas, por exemplo, objetos ornamentais. Alguns exemplos práticos incluem um relógio de trabalho e engrenagens impressas para máquinas de trabalhar madeira domésticas, entre outros fins. Os sites associados à impressão 3D doméstica tendiam a incluir riscos, ganchos para casacos, maçanetas, etc.
O projeto de código aberto Fab @ Home desenvolveu impressoras para uso geral. Eles têm sido usados em ambientes de pesquisa para produzir compostos químicos com tecnologia de impressão 3D, inclusive novos, inicialmente sem aplicação imediata como prova de princípio. A impressora pode imprimir com qualquer coisa que possa ser dispensada por uma seringa como líquido ou pasta. Os desenvolvedores da aplicação química prevêem o uso industrial e doméstico para esta tecnologia, incluindo permitir que usuários em locais remotos possam produzir seus próprios medicamentos ou produtos químicos domésticos.
A impressão 3D está agora chegando às famílias, e mais e mais crianças estão sendo apresentadas ao conceito de impressão 3D em idades mais precoces. As perspectivas de impressão 3D estão crescendo e, à medida que mais pessoas têm acesso a essa inovação, novos usos nas residências surgirão.
A câmera de filme OpenReflex SLR foi desenvolvida para impressão 3D como um projeto de estudante de código aberto.
Educação e pesquisa
A impressão 3D, e as impressoras 3D de código aberto em particular, são a tecnologia mais recente que faz incursões na sala de aula. A impressão 3D permite que os alunos criem protótipos de itens sem o uso de ferramentas caras exigidas em métodos subtrativos. Os alunos projetam e produzem modelos reais que podem segurar. O ambiente da sala de aula permite que os alunos aprendam e utilizem novos aplicativos para impressão 3D. RepRaps, por exemplo, já foram usados para uma plataforma educacional de robótica móvel.
Alguns autores afirmam que as impressoras 3D oferecem uma "revolução" sem precedentes na educação STEM . A evidência para tais afirmações vem tanto da capacidade de baixo custo para prototipagem rápida em sala de aula pelos alunos, mas também da fabricação de equipamento científico de baixo custo e alta qualidade a partir de designs de hardware aberto formando laboratórios de código aberto . Princípios de engenharia e design são explorados, bem como planejamento arquitetônico. Os alunos recriam duplicatas de itens de museu, como fósseis e artefatos históricos, para estudo em sala de aula sem possivelmente danificar coleções confidenciais. Outros alunos interessados em design gráfico podem construir modelos com peças de trabalho complexas facilmente. A impressão 3D oferece aos alunos uma nova perspectiva com mapas topográficos. Os estudantes de ciências podem estudar seções transversais de órgãos internos do corpo humano e outros espécimes biológicos. E os alunos de química podem explorar modelos 3D de moléculas e a relação dentro dos compostos químicos. A verdadeira representação do comprimento e dos ângulos da ligação em escala exata em modelos moleculares impressos em 3D pode ser usada em cursos de química orgânica para explicar a geometria molecular e a reatividade.
De acordo com um artigo recente de Kostakis et al., A impressão e o design 3D podem eletrificar vários letramentos e capacidades criativas das crianças de acordo com o espírito do mundo interconectado e baseado na informação.
As aplicações futuras para impressão 3D podem incluir a criação de equipamento científico de código aberto.
Hoje em dia, a demanda de impressão 3D não para de crescer para atender às demandas de produção de peças com geometrias complexas com menor custo de desenvolvimento. As demandas crescentes de peças de impressão 3D na indústria acabariam por levar à atividade de reparo de peças impressas em 3D e a processos secundários, como união, formação de espuma e corte. Esse processo secundário precisa ser desenvolvido para dar suporte ao crescimento do aplicativo de impressão 3D no futuro. A partir da pesquisa, FSW provou ser capaz de ser usado como um dos métodos para unir os materiais metálicos de impressão 3D. Usando as ferramentas FSW adequadas e a configuração correta dos parâmetros, uma solda sólida e sem defeitos pode ser produzida para unir os materiais de impressão 3D de metal.
Uso ambiental
No Bahrein , a impressão 3D em grande escala usando um material semelhante ao arenito foi usada para criar estruturas únicas em forma de coral , que incentivam os pólipos de coral a colonizar e regenerar recifes danificados . Essas estruturas têm um formato muito mais natural do que outras estruturas usadas para criar recifes artificiais e, ao contrário do concreto, não são ácidas nem alcalinas com pH neutro .
Herança cultural
Nos últimos anos, a impressão 3D tem sido intensamente utilizada no campo do patrimônio cultural para fins de preservação, restauração e divulgação. Muitos museus europeus e norte-americanos compraram impressoras 3D e recriam ativamente as peças que faltam de suas relíquias.
Scan the World é o maior arquivo de objetos impressos em 3D de importância cultural de todo o mundo. Cada objeto, proveniente de dados de digitalização 3D fornecidos por sua comunidade, é otimizado para impressão 3D e pode ser baixado gratuitamente no MyMiniFactory . Por meio do trabalho ao lado de museus, como o Victoria and Albert Museum e colecionadores particulares, a iniciativa serve como uma plataforma para democratizar o objeto de arte.
O Metropolitan Museum of Art e o British Museum começaram a usar suas impressoras 3D para criar souvenirs para museus que estão disponíveis nas lojas do museu. Outros museus, como o Museu Nacional de História Militar e o Museu Histórico de Varna, foram além e vendem por meio da plataforma online Threeding modelos digitais de seus artefatos, criados com scanners Artec 3D , em formato de arquivo amigável para impressão 3D, que todos podem imprimir em 3D casa.
Materiais especiais
A impressão 3D de nível de consumidor resultou em novos materiais que foram desenvolvidos especificamente para impressoras 3D. Por exemplo, materiais de filamento foram desenvolvidos para imitar a madeira em sua aparência, bem como em sua textura. Além disso, novas tecnologias, como infusão de fibra de carbono em plásticos imprimíveis, permitindo um material mais resistente e mais leve. Além de novos materiais estruturais que foram desenvolvidos devido à impressão 3D, novas tecnologias permitiram que os padrões fossem aplicados diretamente nas peças impressas em 3D. O pó de cimento Portland sem óxido de ferro tem sido usado para criar estruturas arquitetônicas de até 2,7 metros de altura.
Veja também
Referências