Recentemente foi criada uma técnica de impressão 3D de metais que se utiliza de explosões a velocidades supersônicas para gerar uma liga metálica que tem como base o titânio. O procedimento foi desenvolvido pelos engenheiros da Universidade Cornell e é capaz de gerar materiais úteis para a utilização em objetos biomédicos como implantes e juntas.
Tipos de impressão 3D
Normalmente a impressão 3D utiliza um bico para depositar plástico, hidrogéis, células vivas, entre outros materiais, em forma de camadas para formar um objeto. Porém, no caso da criação de peças em metal, as impressões 3D são feitas de outras formas como, por exemplo, disparar um laser em uma espécie de "leite em pó metálico" para derreter de forma seletiva as áreas desejadas ou disparar o pó metálico em alta velocidade contra algum substrato para fundir as partículas.
A Impressão 3D "cold spray" e a nova ténica criada
O último método de impressão de metais citado acima chama-se "cold spray" ("spray frio") e foi inspirado nesta técnica que os pesquisadores de Cornell desenvolveram sua metodologia de impressão de peças em ligas de titânio. Para isso, os cientistas explodiram partículas de uma liga de titânio, com um tamanho variando de 45 a 106 microns, a uma velocidade de 600 m/s (para ter alguma referência, a velocidade do som no ar é de 340 m/s). Entretanto, esta velocidade não saiu da cartola, os pesquisadores calcularam a velocidade ideal para que as partículas não se desintegrarem muito no impacto para se ligar com outras.
Após atirar as partículas de metal contra um substrato a velocidade de 600 m/s, o material é aquecido para fundir as partículas e deixá-las mais agrupadas. Porém, não foi utilizada qualquer temperatura, tudo foi planejado para que o titânio não fundisse (temperatura de fusão do Titânio é de 1626°C), elevando então a temperatura até 900°C.
O resultado
O material resultante do processo desenvolvido pelos pesquisadores da Universidade de Cornell foi um objeto metálico com estrutura porosa que é 42% mais resistente que peças semelhantes feitas através de processos comuns. De acordo com os cientistas, a diferença está no fato de que a nova técnica não tem foco no alto calor como a base para a impressão, que acaba por gerar fragilidades no metal. O autor principal do estudo, Atieh Moridi, diz:
"Nosso foco foi fazer estruturas celulares, que têm muitas aplicações em gerenciamento térmico, absorção de energia e biomedicina."
A nova técnica de impressão 3D de ligas metálicas de titânio poderá ser utilizada em implantes biomédicos e mais
De acordo com os pesquisadores, o material impresso com a técnica de impressão de ligas de titânio desenvolvida irá ser muito útil para a criação de implantes biomédicos. O motivo da maior eficiência do material na biomedicina é devido a sua estrutura porosa que permite que as células do paciente tenham algum substrato para se fixar, ajudando a reconstruir o tecido natural e ancorar o implante. Atieh diz:
"Se fizermos implantes com esse tipo de estrutura porosa e os inserirmos no corpo, o osso pode crescer dentro desses poros e fazer uma fixação biológica. Isso ajuda a reduzir a probabilidade de afrouxamento do implante. E isso é um grande negócio. Existem muitas cirurgias de revisão que os pacientes têm que passar para remover o implante só porque está solto e causa muita dor."
Os pesquisadores afirmam que a nova técnica de impressão 3D com ligas de titânio será capaz de auxiliar não só na biomedicina, mas também nas indústrias de construção, transporte e energia. O artigo foi publicado na revista Applied Materials Today e pode ser acessado aqui.
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