Impressão 3D de polímero:explorando 6 exemplos inovadores da tecnologia em ação

Empresas em quase todos os setores estão adotando a impressão 3D de polímero para impulsionar a inovação no design, desenvolvimento e produção de produtos.

Hoje damos uma olhada em 6 exemplos de inovações recentes, possíveis graças à impressão 3D de polímero, para descobrir como a tecnologia está mudando o jogo para as empresas nos setores automotivo, médico e de bens de consumo.

1. Personalização de assentos automotivos

O desenvolvimento de aplicações inovadoras de impressão 3D não é nenhuma novidade para a indústria automotiva. Um exemplo recente vem de um fabricante de automóveis de luxo, a Porsche.

No início deste ano, a empresa introduziu um novo conceito para assentos de carros esportivos que aproveita a impressão 3D e o design de treliça. Os novos assentos apresentam seções centrais impressas em 3D do assento e da almofada do encosto, produzidas em poliuretano termoplástico, também conhecido como TPU, um plástico macio parecido com borracha. A utilização deste material flexível permite que os assentos sejam personalizados em 3 níveis de firmeza:duro, médio e macio.




A área impressa em 3D tem uma estrutura semelhante a uma treliça e é colada a uma concha de plástico e coberta com o material de estofamento de malha Racetex respirável da Porsche. Bem, não inteiramente coberto - o Porsche sai, o que ele chama de "painéis de janela", expondo a camada de amortecimento impressa em 3D de cor vermelha, como você pode ver na imagem acima.

Para esta aplicação, a montadora alemã inspirou-se no setor de automobilismo, onde o encaixe personalizado do assento do motorista é a norma.

Assentos completos impressos em 3D estão disponíveis desde maio de 2020, para 40 motoristas de pista. Agora, a Porsche está obtendo feedback dos clientes que usará para desenvolver os modelos finais de bancos legais para a rua em meados de 2021.

No futuro, a Porsche deseja expandir a personalização dos bancos além da firmeza e cor, personalizando o assento de acordo com o contorno corporal específico do cliente. A impressão 3D continua sendo a única tecnologia que pode permitir esse nível de personalização.

2. Desenvolvendo capacetes de bicicleta mais seguros

A impressão 3D de artigos esportivos despertou o interesse de muitas marcas de consumo. Uma dessas marcas é a HEXR, uma empresa britânica que fabrica capacetes personalizados para bicicletas, com a ajuda de impressão 3D e digitalização 3D.

Embora não seja o primeiro capacete de bicicleta a ser impresso em 3D, o capacete de estreia da HEXR é o primeiro a usar Poliamida 11, um material de nylon resistente.




Tradicionalmente, os forros internos dos capacetes são produzidos com espuma de poliestireno expandido (EPS). A equipe HEXR, no entanto, acreditava que os capacetes de náilon personalizados para bicicletas oferecem aos ciclistas uma proteção melhor do que os capacetes de espuma. Para provar isso, a empresa comparou seus capacetes PA 11 com outros capacetes de bicicleta em testes de velocidade e aceleração. A HEXR afirma que seu capacete teve um desempenho melhor em uma média de 30 por cento em uma amostra de mais de 40 capacetes.

A chave para o sucesso do capacete de náilon é seu ajuste personalizado, design em forma de colmeia, estruturado para se dissipar a energia. Isso ajuda a espalhar a energia por uma área maior e evitar o risco de ferimentos graves. A impressão 3D e a digitalização 3D andam de mãos dadas para tornar este projeto possível. A equipe da HEXR está usando um fluxo de trabalho de digitalização 3D para impressão 3D que combina um aplicativo de adaptação móvel, a tecnologia de Sinterização a Laser Seletiva (SLS) da EOS e materiais à base de plantas da Arkema.

De acordo com a HEXR, A impressão 3D é a única maneira de criar o favo de mel e cavidades intrincadas para acolchoamento removível, conchas, tiras e outros elementos. Além disso, a impressão 3D não requer moldes, o que significa que cada capacete pode variar sem custos adicionais.

Seguindo seu mantra de ‘Não há duas cabeças iguais, então por que os capacetes deveriam ser?’, a HEXR acredita no valor dos capacetes personalizados - e as tecnologias de impressão 3D em rápido avanço ajudam a materializar essa visão.

3. Uma experiência de pilotagem aprimorada com selas impressas em 3D

O mundo do ciclismo parece ser particularmente receptivo às tecnologias de impressão 3D. Enquanto algumas empresas estão reimaginando designs de capacetes, outras usam impressão 3D para desenvolver selins de bicicleta superiores.

No ciclismo, o conforto é primordial, mas a maioria dos selins ainda não encontrou o equilíbrio entre conforto, desempenho e estabilidade.

Uma das maneiras pelas quais a impressão 3D pode ajudar é permitindo que o design inteligente melhore o desempenho e o conforto da sela.

Carbon, desenvolvedora de tecnologia de impressão 3D, fez parceria com uma empresa de bicicletas, Fizik, para inovar os designs de selins de bicicleta por meio da fabricação digital.

Combinando a tecnologia de impressão 3D de resina da Carbon, chamada Digital Light Synthesis (DLS), e a experiência da Fizik, as empresas puderam projetar e fabricar várias zonas funcionais dentro da sela, fazendo o ajuste fino de cada uma delas separadamente para propriedades mecânicas específicas.

Isso significa que cada zona tem um amortecimento distinto e uma resposta mecânica. Por exemplo, o meio fornece suporte ao pedalar no capô, e a parte traseira é suavemente amortecida para posições mais recuadas.

Uma combinação de impressão 3D, design inteligente e mapeamento de pressão ajudou a melhorar o selim para oferecem benefícios de desempenho, como peso mais leve, respirabilidade e maior conforto.

Os ciclistas estão constantemente procurando maneiras de melhorar sua experiência de pilotagem e desempenho, e a impressão 3D parece prestes a se tornar uma solução viável em sua caixa de ferramentas.

4. Um design de encadernação de snowboard mais inteligente

Para continuar nosso tema de esportes, a impressão 3D de polímero e Inteligência Artificial (IA) foram recentemente combinadas para criar, talvez a mais inteligente, encadernação de snowboard.

No snowboard, as amarrações fornecem uma conexão direta com a prancha e para garantir a melhor experiência de pilotagem, elas precisam ser bem combinadas com a prancha e o estilo do piloto.

A marca Snowboard, Now, e a empresa de impressão 3D espanhola, Addition, combinaram seu know-how e habilidades para tornar a primeira encadernação projetada em IA e impressa em 3D do mundo uma realidade.

Usando simulação de computador e ferramentas de design generativas, a equipe foi capaz de construir um caso de carga que emulava o estresse que as amarrações sofrem durante o entalhe e o torneamento agressivos. Após horas de simulação e análise de dados, as empresas criaram o projeto final a ser impresso em nylon 12, usando a tecnologia de fusão de leito de pó de polímero (PBF).

Mas o que a encadernação impressa em 3D e projetada por IA tem a oferecer? Em primeiro lugar, é 25% mais leve do que as encadernações tradicionais. Uma redução no peso tem um efeito positivo na resposta da ligação. Isso significa que as amarrações permitem o controle imediato das bordas e, portanto, curvas mais poderosas.

Claro, não foi apenas um capricho usar a impressão 3D para produzir a encadernação. Simplesmente acabou por ser um método de fabricação que é uma combinação real para projetos criados com a ajuda de ferramentas de projeto generativas. A impressão 3D, em combinação com um software de design avançado, certamente abriu o caminho para um desenvolvimento de produtos ainda mais inovador, otimizado e personalizado na indústria de snowboard.

5. Cotonetes impressos em 3D preenchem a lacuna nos kits de teste COVID-19

Quando se trata de deter a crise do COVID-19, o teste de vírus é a chave para diagnosticar e rastrear a epidemia. Mas muitos países ainda acham difícil aumentar a capacidade de teste, principalmente por causa da falta de kits de teste - os longos cotonetes nasais e produtos químicos necessários para processá-los.




A impressão 3D - principalmente com resinas - provou ser uma das soluções para a produção de swabs nasais, pois podem ser produzidos de forma rápida, econômica e em grande escala.

A impressão 3D demonstrou que pode ser usada como um método de produção viável quando há interrupções na cadeia de abastecimento ou quando a fabricação tradicional é limitada.

No caso dos cotonetes nasais, Impressoras 3D baseadas em resina e materiais desenvolvidos para a indústria odontológica foram adaptados para a produção de cotonetes nasais. A impressão 3D de resina é um processo de alta resolução, adequado para as finas características de um cotonete nasal. Além disso, muitas impressoras 3D de resina dentária possuem materiais biocompatíveis certificados que podem ser usados ​​imediatamente. Muitas empresas de impressoras 3D de resina, de Formlabs e Carbon a EnvisionTEC e Origin, imprimiram em 3D cotonetes nasais para testes COVID-19, com milhões de cotonetes já enviados para hospitais em todo o mundo.

Os cotonetes nasais impressos em 3D são adicionados à lista de outros suprimentos essenciais que continuam em falta, incluindo protetores faciais, respiradores e ventiladores impressos em 3D. A impressão 3D pode fornecer uma oportunidade única para atender a essas necessidades urgentes e impulsionar a adoção da manufatura digital na indústria médica como um todo.

6. O futuro dos tecidos impressos em 3D

Embora a impressão 3D de polímero esteja sendo usada em várias indústrias, seu potencial no setor têxtil ainda não foi completamente realizado. No entanto, um desenvolvimento vindo de especialistas em polímeros, Polymaker e Covestro, pode acelerar significativamente a adoção da impressão 3D para roupas.




Até recentemente, os materiais sintéticos para impressão em 3D, como o ácido polilático (PLA), não eram flexíveis e confortáveis ​​o suficiente para serem usados ​​como têxteis. Na maioria dos casos, a tecnologia é usada na indústria da moda para criar elementos rígidos adicionados por cima dos tecidos convencionais.

A nova abordagem da Polymaker e da Covestro pode, no entanto, mudar a forma como a impressão 3D é usada na indústria têxtil e da moda.

Em colaboração com fabricantes de impressoras 3D, as duas empresas desenvolveram uma nova tecnologia para tecidos impressos em 3D. Esta tecnologia inclui hardware (impressoras 3D especializadas em materiais flexíveis), materiais flexíveis como TPU e novo software de design específico para o desenvolvimento de tecidos.

Esta combinação permite a produção de tecidos 2D, normalmente com apenas 2 a 5 camadas de espessura , que são então integrados ao fluxo de trabalho existente para criar artigos de vestuário, como chapéus, sapatos e luvas. Um dos principais benefícios desse processo é que o pedaço de tecido impresso em 3D não produz tecido em excesso que precisa ser cortado e descartado, resultando em menos desperdício.

Até agora, os tecidos impressos em 3D eram, essencialmente, experiências de ciência e moda, com pouco valor prático. O recente desenvolvimento de Polymaker e Covestro está abrindo a possibilidade de usar a impressão 3D na produção de têxteis, que poderia eventualmente tirar tecidos impressos em 3D de laboratórios e desfiles de moda e trazê-los para aplicações de consumo da vida real.

Impressão 3D de polímero:permitindo que as empresas inovem

Embora tenhamos coberto 6 exemplos de aplicativos de impressão 3D inovadores, é apenas a ponta do iceberg:a gama de casos de uso para impressão 3D de polímero está crescendo aos trancos e barrancos.

Com o desenvolvimento das tecnologias de impressão 3D de polímero e uma escolha cada vez maior de materiais, há uma oportunidade significativa de desenvolver itens de destaque com a impressão 3D e liderar a mudança em sua indústria.