Nova impressora 3D ultrarrápida funciona como um scanner reverso

Uma nova impressora 3D combina os princípios de um scanner de tomografia computadorizada com modelagem de luz de materiais para produzir objetos com combinações de propriedades únicas em tempo recorde.

Por: Jakob Mikael Espersen/DTU* 03/02/2022  

Imagine produzir uma cópia do busto de Albert Einstein equipado com bochechas macias, uma testa sólida e contendo uma réplica física da maravilha de um cérebro apenas pressionando o botão de impressão; ou ainda mais impressionante, um coração artificial com a mesma rigidez de um verdadeiro. Esses são apenas alguns exemplos de objetos impressos em 3D que os pesquisadores da Universidade Técnica da DinaDTU estão trabalhando para tornar realidade com uma nova tecnologia de impressão 3D baseada na luz.

De acordo com o líder da equipe multidepartamental, professor assistente da DTU Chemistry, Yi Yang, a impressora utiliza os princípios de uma tomografia computadorizada (CT) reversa.

“Nossa impressora construirá um objeto físico nos cruzamentos de imagens de tomografia computadorizada. A tecnologia nos permite construir objetos 3D incorporados com diferentes propriedades e transições de materiais”, diz Yi Yang.

Uma tomografia computadorizada fornece uma imagem tridimensional de, por exemplo, um cérebro, reorganizando informações em um grande número de imagens bidimensionais obtidas a partir de projeções de raios X, que giram em torno do paciente e revelam diferentes tipos de tecidos. A nova impressora 3D, por outro lado, produzirá objetos físicos permitindo que os raios de luz atinjam uma massa rotativa e modelem a massa de acordo com uma imagem tridimensional composta por imagens bidimensionais.

Os primeiros resultados do projeto interdisciplinar tornaram-se recentemente acessíveis na Nature Communications. Recentemente, Yi Yang recebeu uma doação da Villum Experiment, que financiará um pós-doutorado e um funcionário técnico-administrativo para avançar no projeto.

Imprime em três planos

Embora as impressoras 3D atuais produzam objetos em 3D, a impressão real ocorre em dimensões menores. O material, resinas plásticas, é curado, camada por camada, ou ponto por ponto, e imprime objetos de baixo para cima em uma placa de impressora. No entanto, a nova impressora 3D realmente imprimirá em três dimensões, explica o professor assistente Yi Yang:


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"Utilizamos um método chamado Fotopolimerização em Cuba Tomográfica (TVP), que permite imprimir todos os pontos de um objeto 3D simultaneamente. É preciso imaginar uma caixa contendo um polímero líquido - uma espécie de tinta polimérica de impressora. Expondo a tinta à luz de certos comprimentos de onda, determinados por uma imagem 3D e construído como uma tomografia computadorizada, a tinta fica sólida na forma desejada”.

Pode ajustar a elasticidade

Juntamente com  Aminul Islam, Professor Associado na DTU Mechanical Engineering, e Kristoffer Almdal, Professor na DTU Chemistry, o Professor Assistente Yi Yang está desenvolvendo os aparelhos certos para uma nova receita de resina polimérica sensível à luz, que é importante para aproveitar um dos grandes benefícios da tecnologia de impressão 3D dependente da luz.

"Podemos variar a suavidade de nosso objeto 3D com base em nosso modelo de computador, controlando os diferentes comprimentos de onda fornecidos pelas fontes de luz", diz Yi Yang.

Até agora, a impressora conseguiu imprimir uma variedade de geometrias complexas com materiais de classificação funcional.

O professor assistente explica que o potencial da impressora se estende à produção comercial de vários itens. Mas as possibilidades únicas de ajustar rapidamente a suavidade e a forma da impressão também significam que ele vê o potencial na vascularização de substitutos artificiais para pacientes que precisam de tecidos e órgãos novos e funcionais.

“Esperamos que o grau de detalhe e flexibilidade em nossa impressão 3D seja tão extenso que a técnica possa ser usada para produzir construções totalmente vascularizadas usando biopolímeros como 'tinta'. Essa tecnologia pode replicar a suavidade e o acúmulo exclusivo de vasos sanguíneos, capilares e músculos. Há um longo caminho a percorrer, mas esperamos que a impressora possa nos aproximar do objetivo”, diz o professor assistente Yi Yang.

Velocidade sem precedentes

Embora alguns dos benefícios potenciais da impressora estejam no futuro, ela já possui recursos que podem revolucionar a impressão 3D.

Normalmente, a velocidade da impressão 3D depende da complexidade do objeto e do número de voxels. Voxels são pixels 3D, que podem ser descritos como todos os pequenos pontos que formam uma imagem - ou no caso dos voxels, os pontos em uma figura tridimensional.

No entanto, como a nova impressora 3D usa uma imagem de CT invertida como modelo e simplesmente altera o material polimérico com raios de luz em vez de imprimir ponto a ponto, os objetos podem ser produzidos quase instantaneamente.

“Em princípio, a técnica permite enviar uma tomografia computadorizada de um objeto e imprimir. No momento seguinte, haverá uma cópia do objeto em suavidade da vida real”, diz o professor assistente Yi Yang.

*Artigo original aqui.

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