História das impressoras 3D e como elas funcionam

Agora, a palavra familiar "impressora" é traduzida do inglês como um dispositivo de impressão. Agora é raro encontrar uma pessoa que nunca tenha visto uma impressora comum com a qual você pode obter qualquer documento de texto ou papel gráfico.

A história do surgimento da impressora no sentido atual começou no século passado – a primeira impressora em preto e branco apareceu em 1953 e em 1976 apareceu a primeira impressora a jato de tinta colorida da IBM. Hoje, uma variedade de impressoras pode ser encontrada não apenas em escritórios e organizações, mas também em escolas e em quase todas as residências. Afinal, o processo moderno de trabalho e aprendizado tornou-se impensável sem esse dispositivo.

No entanto, nos últimos anos, surgiu um dispositivo completamente novo que pode não apenas imprimir qualquer imagem em um pedaço de papel. Estamos falando da invenção de uma impressora 3d, com a qual já é possível criar peças, produtos ou modelos tridimensionais.

História da impressora 3D

A história das impressoras 3D, surpreendentemente, é bastante longa, e cientistas de vários países do mundo trabalharam na criação desse dispositivo, contribuindo gradativamente para o desenvolvimento de tecnologias tridimensionais.

• Em 1986, o americano Chuck Hull inventou o princípio da impressão tridimensional, que foi usado em uma configuração de estereolitografia.
• Em 1988, outro americano, Scott Crump, encontrou uma abordagem completamente diferente para a implementação da impressão tridimensional – moldagem por meio da decomposição de um material fusível (FDM). Hoje, todas as impressoras tridimensionais que podem produzir produtos em escala limitada trabalham com esse princípio.
• Embora o trabalho na criação de impressoras tridimensionais tenha começado nos anos oitenta do século passado, o próprio termo "impressão tridimensional" apareceu apenas em 1995 nas profundezas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts. E no ano seguinte, a 3D Systems chamou seu primeiro modelo de Actua 2100 de impressora 3D. Uma impressora 3D tem uma história de criação, em suma.

Os primeiros modelos de impressão tridimensional eram muito lentos, e uma tentativa de aumentar a velocidade de seu trabalho invariavelmente levava a erros nos produtos. As impressoras tridimensionais com produtos de alta qualidade surgiram apenas em 2005. Em 2008, surgiu o modelo Reprap, meio capaz de se recriar, já que poderia fabricar metade de suas peças.

tecnologias de impressão 3D

A impressão tridimensional pode usar diferentes tecnologias e consumíveis, mas, em qualquer caso, funciona através da construção sequencial de camadas de um objeto tridimensional. Várias tecnologias podem ser usadas para criar camadas.

Estereolitografia a laser, na qual um laser ultravioleta ilumina ponto a ponto a superfície de um fotopolímero líquido. Em outra variante, a iluminação é realizada com uma lâmpada ultravioleta através de uma fotomáscara que muda com uma nova camada. O polímero líquido então endurece, tornando-se um plástico bastante durável.

• A fusão a laser é usada para camadas de pós de plástico ou metal.
• Laminação – aqui também é realizada a estratificação do material, todas as camadas são coladas e as seções são cortadas com laser em cada camada, formando uma seção do futuro objeto.
• A tecnologia de jato permite a solidificação do material de resfriamento: o bico de distribuição lança gotas aquecidas de termoplástico na plataforma de base resfriada. Lá eles se solidificam instantaneamente, colando-se aos vizinhos e formando uma camada da peça que está sendo feita.

• Colar um material em pó é um pouco semelhante a sinterizar um pó com um raio laser, mas o pó aqui pode ser celulose moída, que não derrete, então um adesivo líquido ou solvente é usado para colá-lo, que é alimentado por um bocal em miniatura. Com esse método, você pode dar à peça a cor desejada se usar corantes multicoloridos. Existem até modelos de impressoras tridimensionais que utilizam cabeçotes de impressoras jato de tinta convencionais.
• As misturas cerâmicas espessas também podem ser usadas como materiais autopolimerizáveis. Esses materiais são procurados para impressão 3D de grandes modelos arquitetônicos.
• A mais recente conquista são as bioimpressoras. Até agora, são apenas instalações experimentais que formam a estrutura tridimensional de um órgão para transplante. Eles usam soluções contendo células vivas. As células então crescem, se dividem e se especializam para formar a forma final do órgão.

Matérias-primas para impressoras 3D

Todas as impressoras volumétricas até 2008 podiam usar apenas um tipo de plástico – ABC, que era o melhor "consumível" para impressão tridimensional. Object Geometries Ltd lançou o primeiro modelo "Connex500", que pode usar vários tipos de materiais ao mesmo tempo. Agora, a lista de tais materiais ultrapassou cem. Entre eles estão os seguintes:

• celulose;
• hidrogel;
• concreto;
• acrílico;
• agua;
• gesso;
• nylon;
• pó metálico;
• polilactido;
• policaprolactona;
• polietileno de baixa pressão;
• polipropileno;
• chocolate.

A peculiaridade do trabalho das impressoras tridimensionais é que todos os objetos resultantes só podem ser de estado sólido, pois são aplicados camada por camada. Em uma impressora convencional, você só pode fazer um documento em papel, e em uma impressora tridimensional você pode “imprimir" um brinquedo infantil, tecido próprio para costura, utensílios de plástico, até implantes para fins médicos ou um carro. As impressoras volumétricas da nova geração têm grandes oportunidades.

Vídeo sobre a história das impressoras 3D

As incríveis possibilidades das impressoras 3D

As impressoras tridimensionais estão gradualmente se tornando dispositivos úteis e necessários em nossas vidas, e suas áreas de aplicação estão se expandindo cada vez mais. Assim, pequenas impressoras tridimensionais são capazes de fazer utensílios domésticos, como pratos, brinquedos, bijuterias e até móveis.

• Em 2010, o canadense Jim Kor demonstrou um carro de passeio cuja carroceria foi totalmente feita em uma impressora tridimensional, que levou 2.500 horas de trabalho. Os criadores do carro único até se reuniram para ir de Nova York a São Francisco em alguns dias, usando apenas 38 litros de biocombustível.
• Em 2010, Organovo Inc. anunciou que havia criado uma tecnologia tridimensional para a fabricação de vasos sanguíneos artificiais. Anteriormente, o uso dessa tecnologia para fins médicos estava fora de questão. Atualmente, muitas cirurgias protéticas já foram realizadas no mundo, onde implantes feitos com essa tecnologia foram implantados em pacientes – ossos do crânio e nariz, dentes, ossos da mão, etc.
• Muito mais modesta é a demonstração em 2011 pelos britânicos de uma impressora que poderia fazer qualquer figura de chocolate. Como o chocolate é capaz de endurecer rapidamente quando resfriado, a impressora imprime em tais matérias-primas rapidamente. Essas impressoras são um verdadeiro achado para restaurantes e confeitarias.

No mesmo ano, a primeira aeronave foi feita em uma impressora tridimensional pelos esforços de engenheiros britânicos da Universidade de Southampton. Eles admitiram que as maiores dificuldades não estavam no processo de impressão, mas no design. O modelo fabricado foi capaz de voar a uma velocidade decente.

Cientistas de Oxford propuseram uma impressora que pode reproduzir material que possui parcialmente as propriedades de tecido vivo. O roboticista italiano Enrico Dini ensinou uma impressora 3D a fazer maquetes de prédios de dois andares que possuem cômodos com divisórias, canos e escadas. Tudo isso é feito a partir de um composto inorgânico e areia. O material resultante tem resistência próxima à do concreto armado.

O pensamento da engenharia não parou por aí, já que foi proposta a utilização dessa tecnologia na construção de bases de pesquisa lunares. Decidiu-se entregar uma impressora tridimensional à ISS, onde os astronautas podem produzir rapidamente as peças de que precisam, sem esperar que sejam entregues da Terra.

Agora as impressoras 3D, que começaram como volumosas e muito caras, estão ficando menores e mais baratas. Em 2011, os austríacos demonstraram a impressora volumétrica mais leve, menor e mais barata de operar. Aqui foi utilizada a tecnologia de fotopolimerização aditiva, trabalhando com uma resina fotossensível.

Vídeo sobre as possibilidades de uma impressora 3D

Costumava-se pensar que os monitores 3D eram um luxo inatingível para um simples leigo, mas hoje até os cidadãos mais pobres podem comprá-los. É o mesmo com as impressoras 3D – elas já deixaram de ser máquinas de livros de ficção científica, mas estão entrando cada vez com mais confiança na realidade, trazendo cada vez mais benefícios. Suas perspectivas são muito boas.