COVID-19 Destaca o Papel Crucial da Impressão 3D na Saúde

Nos primeiros dias da resposta à pandemia de COVID-19, a impressão 3D foi a estrela do momento, ocupando manchetes em todo lugar. Parecia que todos estavam imprimindo algo para seus hospitais locais.

Da Frenesi Inicial à Evolução Sustentada

Meses depois, o número de reportagens exaltando as formas como a impressão 3D pode ser usada para produzir equipamentos de proteção individual (EPIs) e peças para ventiladores diminuiu. No entanto, o papel da tecnologia no combate ao vírus continuou a evoluir.

Quando a COVID-19 atingiu, os EUA, junto com o resto do mundo, foram pegos de surpresa. À medida que a demanda por EPIs explodiu, os suprimentos de protetores faciais, ventiladores e máscaras se esgotaram.

Diante desse cenário crítico, indivíduos e empresas buscaram maneiras de aliviar a situação. Para aqueles equipados com impressoras 3D, a decisão foi simples: colocá-las para trabalhar na produção de peças.

Velocidade e Flexibilidade: As Grandes Vantagens

Em poucos dias, entusiastas, oficinas, fabricantes por contrato e corporações estavam usando seus equipamentos de manufatura aditiva para imprimir EPIs. Inúmeros arquivos CAD circularam pelo mundo na velocidade da luz, desde divisores de ventiladores até conceitos de máscaras de reposição e protetores faciais. Os designs eram frequentemente otimizados para o processo de impressão, reduzindo tempo e esforço de pré e pós-processamento.

Os designs tornavam-se produtos tangíveis quase instantaneamente através da impressão 3D. A técnica é um exemplo clássico da transição para a Indústria 4.0, pois as máquinas exigem pouco ou nenhum tempo de configuração. Basta carregar a máquina com o material certo, fazer upload de um arquivo CAD ou de fatiamento bem projetado, inserir os parâmetros, apertar "imprimir" e você tem peças em minutos ou horas.

Limitações e Respostas Regulatórias

Ainda assim, houve deficiências em depender da impressão 3D para aliviar a escassez de EPIs. Muitos hospitais tiveram que descartar peças impressas doadas porque não atendiam às especificações necessárias. Alguns processos de impressão 3D, por exemplo, não eram capazes de imprimir peças herméticas, tornando certas peças de máscaras inutilizáveis.

Em resposta, o Instituto Nacional de Inovação em Manufatura Aditiva, os Institutos Nacionais de Saúde, a Administração de Alimentos e Medicamentos e o Departamento de Assuntos de Veteranos firmaram uma colaboração para avaliar e aprovar rapidamente designs viáveis. O esforço ajudou a padronizar os esforços de impressão. No entanto, muitos fabricantes provavelmente permaneceram desconhecendo esse repositório de designs.

Outro inconveniente da resposta imediata da impressão 3D à COVID-19 foi o foco em componentes em vez da montagem de produtos completos. Por exemplo, designs de arcos impressos para protetores faciais foram aprovados, mas componentes complementares, como visores transparentes e elásticos, eram obtidos através de canais tradicionais. Embora a impressão de tais materiais seja possível com impressoras 3D, eles são tipicamente caros e processados apenas por máquinas industriais selecionadas. Isso tornou a produção em larga escala desses itens inviável. Com o tempo, até essas aplicações limitadas foram eventualmente substituídas, à medida que soluções mais econômicas se tornaram disponíveis.

Além da Emergência: O Papel de Suporte à Manufatura Tradicional

Então, o impacto da impressão 3D na resposta à COVID-19 foi passageiro? Longe disso. Na verdade, ela transitou para se tornar um insumo nos bastidores de tecnologias de produção mais econômicas.

Como destaca a resposta aos EPIs, as impressoras 3D são boas em iterar rapidamente conceitos de design e obter produtos tangíveis e funcionais em mãos. A velocidade inicial e o baixo custo de inicialização tornam a impressão 3D excelente para prototipagem funcional. Uma vez que o design é finalizado, porém, outras tecnologias geralmente acabam sendo melhores opções. Embora o custo das primeiras unidades impressas em 3D seja menor que o de uma ferramenta de injeção, uma vez que essa ferramenta é construída, o tempo e o custo variável por unidade autônoma são muito baixos, permitindo que a injeção ultrapasse as impressoras 3D se grandes quantidades forem necessárias. Em última análise, o impacto da impressão 3D no combate à COVID-19 está no suporte a processos legados.

Ferramentas Impressas: O Novo Paradigma

Uma forma pela qual a tecnologia faz isso é através de ferramentas, a criação de instrumentos personalizados para auxiliar o processo de manufatura. As aplicações de ferramentas variam amplamente, desde segurar uma peça no lugar até garantir a colocação adequada de um recurso estético. Comumente, ferramentas podem ser fabricadas usando impressoras desktop de extrusão de material acessíveis ao consumidor. Embora existam várias aplicações de ferramentas impressas, uma das mais úteis na resposta à COVID-19 foi a criação de inserts impressos em 3D para ferramentas de molde por injeção. Mais notavelmente, isso é feito em contextos comerciais com impressoras 3D de fusão de leito de pó. Tais sistemas são capazes de imprimir inserts metálicos altamente complexos que podem ser usados em moldes de injeção. Eles são projetados com canais de resfriamento conformais integrados, que permitem o fluxo de um líquido refrigerante — comumente água — para resfriar ativamente o metal quente comprimindo as peças moldadas. Historicamente, estes eram perfurados em linhas retas. Mas com ferramentas impressas, os canais podem torcer e virar de maneiras que canais tradicionais não podem. Como resultado, moldes de injeção usando esses inserts resfriam mais rapidamente, alcançando tempos de ciclo mais rápidos e maior produção de peças.

A COVID-19 colocou os holofotes na impressão 3D. Capaz de iterar rapidamente novos designs e fabricar peças para enfrentar a escassez de EPIs, a técnica provou ser uma parte valiosa e altamente flexível dos esforços iniciais de resposta. À medida que designs preferidos foram aprovados e finalizados, a impressão 3D transitou cada vez mais para apoiar processos de manufatura mais tradicionais com ferramentas impressas. Tanto então quanto agora, desempenhou um papel valioso na fabricação de EPIs e na resposta à COVID-19.

Cullen Hilkene é fundador e CEO da 3Diligent.