IMPRESSÃO 3D COM SOM SEM CONTATO

 

IMPRESSÃO 3D COM SOM CRIA OBJETOS NO ESPAÇO LIVRE, SEM SUPORTES

IMPRESSÃO 3D SEM CONTATO

Engenheiros alemães criaram uma nova tecnologia para montar a matéria em 3D, uma impressão 3D no espaço livre.

Diferente da impressão 3D tradicional, onde o objeto que está sendo construído precisa de um substrato ou nasce mergulhado em um líquido, com a nova técnica o objeto nasce no espaço livre, com a matéria sendo manipulada por sondas de som.

A técnica usa vários hologramas acústicos para gerar campos de pressão com os quais partículas sólidas, esferas de gel e até células biológicas podem ser usadas como blocos de construção para o objeto desejado.

"Nós participamos da montagem de micropartículas para formar um objeto tridimensional em uma única passada usando ultrassom formatado", disse Kai Melde, da Universidade de Heidelberg, principal desenvolvedor da técnica.

Embora as aplicações sejam infinitas, representando um salto qualitativo sem precedentes na manufatura aditiva, a técnica sônica abre caminho para a cultura de células 3D vivas para engenharia biomédica - hoje, um dos grandes entraves para a construção de órgãos artificiais, por exemplo, é que as técnicas de cultivo existentes só funcionam em 2D, sobre pratos de vidro planos, mas os organismos biológicos não são planos monocamadas.

"Isso pode ser muito útil para a bioimpressão. As células usadas são particularmente sensíveis ao ambiente durante o processo", disse o professor Peer Fischer. 

IMPRESSÃO 3D COM SOM CRIA OBJETOS NO ESPAÇO LIVRE , SEM SUPORTES

A técnica deve ter amplo uso no campo da biomedicina.

IMPRESSÃO 3D COM ONDAS DE SOM

Com é fácil de verificar em frente a uma caixa de som com o volume alto, as ondas sonoras exercem força sobre a matéria, chamada pressão de radiação acústica, que vem sendo explorada para construir pinças acústicas e raios tratores sônicos, por exemplo, além da levitação acústica tradicional.

Usando ultrassom de alta frequência, que é inaudível para o ouvido humano, torna-se possível trabalhar com sons com comprimentos de onda muito curtos, da faixa dos milímetros até o reino microscópico. Foi isto que Melde explorou para conseguir manipular blocos de construção muito pequenos, como as células biológicas.

Em um trabalho anterior, também inovador, a mesma equipe havia construído hologramas acústicos em 3D usando placas para codificar um campo sonoro específico. E esses campos sonoros podem ser usados​​para montar materiais em padrões bidimensionais.

Agora eles deram o passo seguinte, criando um novo conceito de fabricação aditiva em 3D. As partículas são capturadas e usadas como blocos para montar as formas tridimensionais graças a um algoritmo que controla os alto-falantes que geram os campos ultrassônicos, tornando a manipulação de cada partícula simples e direta.

"A digitalização de um objeto 3D inteiro em campos de holograma de ultrassom é computacionalmente muito exigente e controlada que criavam uma nova rotina de computação", disse Heiner Kremer, membro da equipe.

A técnica funciona com uma variedade de materiais, de esferas de vidro e hidrogel a células biológicas. E, como os campos acústicos manipulam as células com muita delicadeza, sem danificá-las - neste caso as células são manipuladas em meio líquido -, a equipe após que a formação de culturas celulares e tecidos em 3D será a primeira área a tirar proveito da impressão 3D acústica. 

Bibliografia:

Artigo: Campos sonoros holográficos compactos permitem montagem rápida de matéria em uma etapa em 3D
Autores: K. Melde, H. Kremer, M Shi, S. Seneca, C. Frey, I. Platzman, C. Degel, D. Schmitt, B Schölkopf, Peer Fischer
Revista: Avanços da Ciência
Vol.: 9, Edição 6
DOI: 10.1126/sciadv.adf6182
[Imagem: K. Melde et al. - 10.1126/sciadv.adf6182]