Impressão 4D: unindo fabricação de aditivos com materiais inteligentes


Enquanto ainda estamos tentando entender as possibilidades e limites da impressão tridimensional e da manufatura aditiva, um novo termo surge para ser incluído em nosso vocabulário. A impressão 4D nada mais é do que uma tecnologia de manufatura digital — impressão 3D — que inclui uma nova dimensão: a temporal. Isso significa que o material impresso, uma vez pronto, será capaz de se modificar, transformar ou mover-se de forma autônoma devido às suas propriedades intrínsecas que respondem aos estímulos ambientais.


O conceito foi divulgado pelo pesquisador Skylar Tibbits, que coordena o Laboratório de Auto-montagem do Massachusetts Institute of Technology (MIT) , em colaboração com a Stratasys e a Autodesk. A tecnologia ainda é recente, mas há previsão que seja utilizada em diversos campos, desde a construção civil, infraestruturas, setor automobilístico e aeronáutico e até na área da saúde, aliado à bioimpressão.


A impressão 4D depende diretamente dos materiais usados ​​para criar o objeto. Os chamados materiais inteligentes, definidos pela pesquisadora Anna Ploszajski, como sólidos que possuem propriedades — entre forma, dimensões ou cor — que mudam em resposta a estímulos externos, como calor, luz, umidade, pressão ou magnetismo, devido às propriedades materiais internas. De acordo com Anna: “o mundo material tridimensional de hoje é feito de materiais passivos e inanimados como tijolo, aço e vidro. Estruturas quadridimensionais são feitas de ativos animados, chamados 'materiais inteligentes', que se movem autonomamente, inchando, encolhendo ou dobrando em reação a estímulos combinados com materiais passivos. Isso permite que eles se movam e mudem de forma sem ações robóticas, eletrônicas ou motores.”



A pesquisadora cita o exemplo da pinha como um material natural inteligente. Funciona por meio de duas camadas de fibras rígidas que correm em direções diferentes, permitindo a abertura ou fechamento do cone, de forma que as sementes só sejam liberadas quando o tempo for favorável para a germinação no solo (quente e seco). Quando a umidade é alta, o cone permanece fechado, protegendo as sementes. Este é um exemplo que nos permite entender e replicar os complexos processos de adaptabilidade, resiliência e eficiência da natureza, motivando os engenheiros de materiais. É também a força motriz por trás da biomimética, na qual a impressão 4D pode materializar muitas das ideias que a tecnologia ainda não alcançou.



O objetivo principal da impressão 4D é poder programar o material, fazendo-o reagir de acordo com os parâmetros ambientais. Mas para que isso pode ser usado? Nessa conversa, a Skylar Tibbits mostra algumas experiências em curso em que os objetos, quando aquecido ou estimulados de alguma forma, dobram e assumem outros volumes tridimensionais. A pesquisa também menciona várias outras possibilidades de impressão 4D, como no campo da infraestrutura, quando um tubo de drenagem pode se contrair ou expandir com o fluxo da água; ou mesmo um sistema de esgoto que poderá transportar resíduos por meio de contrações e relaxamentos semelhantes aos movimentos peristálticos do intestino, para superar declives no terreno.



Também já existem pesquisas sérias sobre impressão 4D de materiais poliméricos para regeneração de tecidos e órgãos, ou mesmo para reconstrução óssea. As possibilidades são infinitas e a experimentação pode ir muito mais longe. Imagine tudo o que os materiais inteligentes e a impressão 4D podem fornecer. Embora a tecnologia ainda esteja em sua fase inicial, concentrada em alguns poucos laboratórios de tecnologia ao redor do mundo, sinaliza um futuro promissor. Quando procuramos compreender e imitar a natureza, em vez de dominá-la, os resultados costumam ser impressionantes. Se a história mostra que não é o mais forte que sobrevive, mas o que melhor se adapta às mudanças, a impressão 4D com materiais inteligentes parece algo a se considerar.