Impressão 4D: Existe? Como funciona? Quais as diferenças para a Impressão 3D?

Por mais que a impressão 4D possa parecer uma realidade um pouco distante, de vez em quando surgem notícias e histórias sobre este novo tipo de revolução na forma de se fabricar objetos, peças e componentes. Principalmente pela evolução da impressão 3D e das suas diferentes formas de aplicação, a impressão 4D já está se tornando realidade. 

O conceito da impressão 4D passa por adicionar mais uma dimensão a fabricação aditiva ou camada-a-camada de um objeto, conforme ocorre na impressão 3D. Essa “quarta dimensão” é nada mais nada menos do que o tempo – fazendo com que o objeto reaja ao tempo e ao seu ambiente, podendo sofrer mudanças no decorrer deste processo. 

E você, sabia que a impressão 4D já é realidade e ficou curioso para saber mais?

A impressão 4D pode ser considerada tanto como uma evolução natural da impressão 3D assim como uma nova revolução no setor de manufatura aditiva, com suas características, funcionamento e benefícios exclusivos. Os objetos impressos que são considerados atuantes na tecnologia de impressão 4D permitem uma mudança de forma conforme o tempo. Comparativamente a impressão 3D, a impressão 4D permite uma maior interação com os objetos impressos ao longo do tempo, com respostas e mudanças nos comportamentos dos materiais e das formas do objeto.

A impressão 3D já é realidade e a tendência natural desta aplicação é evoluir em busca de mais aplicações e formas de inovar na sua essência – daí a importância de conhecer como funciona e as diferenças para a impressão 3D. E você, quer saber mais sobre a impressão 4D, como funciona e as diferenças para a impressão 3D? Continue acompanhando a nossa publicação!

Impressão 4D, como funciona?

A impressão 4D adiciona mais um fator de controle e de mudança nos objetos impressos 3D, que é a capacidade de mudar a sua forma ou propriedade de acordo com o tempo ou algum estímulo externo. Esse detalhe define diretamente a impressão 4D e pode também ser considerado como um das novas formas de aplicar a fabricação aditiva. Em alguns exemplos de aplicação, os objetos são desenhados utilizando um gel ou material especial como algumas fibras orgânicas. Quando em contato com a água por determinado tempo, este objeto sofre alterações e se expande para o formato tridimensional proporcionando ao objeto uma ampla gama de aplicações diferentes.

A impressão 4D, algumas características e exemplos

Pode-se perceber a possibilidade de acrescentar mais uma dimensão de atuação dos objetos impressos 3D, principalmente com a dimensão tempo – e a impressão 4D da a capacidade da adaptação e mudança conforme o passar do tempo. Um bom exemplo da aplicação da impressão 4D são com as próteses feitas com essa tecnologia.

Elas poderiam acompanhar as mudanças do corpo humano e reagir aos estímulos químicos presentes no seu local de aplicação, como a variação de determinado hormônio ou elemento químico e responder de acordo com o tempo. Além de próteses humanas, uma ótima aplicação da impressão 4D são com sapatos e roupas que podem adquirir a capacidade de se adaptar ao corpo de uma criança ou adolescente em desenvolvimento, visto que esse tipo de objeto poderá acompanhar a evolução nos diferentes tamanhos. De acordo com os cientistas e pesquisadores que trabalham inicialmente com este tipo de tecnologia, a sua inspiração surgiu a partir do entendimento da reação das plantas ao longo do tempo e a partir de estímulos externos, como a luz solar, a temperatura, umidade e até a presença de diferentes elementos químicos no solo.

A impressão 4D e as diferenças para a impressão 3D

A função da impressão 3D é repetir uma estrutura 2D transformando projetos digitais em objetos físicos. Já a impressão 4D, utiliza-se da impressão 3D para imprimir materiais inteligentes que se transformam a partir das condições do ambiente em que estão submetidos, como água, vento, temperatura e corrente elétrica.

O estágio atual da impressão 4D tem como utilização um tipo de tinta especial que pode reagir na presença de agua – fazendo com que a peça sofra transformações físicas e que alteram as suas formas e dimensões. Para que a operação funcione de forma correta, o material e a aplicação da tinta devem ser cuidadosamente calculados para que as transformações desejadas ocorram de forma satisfatória. Esse tipo de fabricação depende da criação e da aplicação da substância específica em pontos chave da estrutura do objeto tridimensional. O material então absorve a agua e sofre alterações nos pontos que foram previamente calculados, fazendo com que a sua forma mude efetivamente quando comparado ao aspecto originalmente projetado.

A evolução da impressão 3D para impressão 4D

Um dos grandes pontos de diferença da impressão 4D para a impressão 3D é a sua aplicação e a possibilidade de imprimir em outros locais senão os laboratórios. Uma das partes difíceis é o material a ser utilizado, que ainda depende de um ambiente controlado e cálculos complicados para projetar e definir. Outro ponto importante de evolução da impressão 3D para a impressão 4D é a dependência de algum fator externo para que esta dimensão a mais seja de fato aplicada com o tempo. O objeto impresso em 4D não tem uma vontade própria e nas aplicações atuais ainda depende da aplicação da agua para que o processo de mudança comece. Com esta evolução, num futuro próximo este tipo de tecnologia irá ser aplicada amplamente da mesma forma que a impressão 3D está sendo hoje. Se pensar que a popularização da impressão 3D está se dando agora, mais de 30 anos após o seu surgimento, a impressão 4D ainda possui uma longa jornada pela frente. Esta jornada pode ser um pouco mais fácil devido a importância que a impressão 3D tem ganhado nos últimos tempos e da sua ampla área de atuação. A evolução para a impressão 4D pode facilitar muito a interação humana com a fabricação aditiva.

A impressão 4D já é realidade! 

Sim, a impressão 4D já é realidade. Agregar o fator tempo a impressão 3D faz com que o objeto impresso 4D reaja ao seu ambiente e mude conforme o tempo, se tornando como uma matéria programável. Isso implica em algumas aplicações diferentes e que estão surgindo conforme o avanço deste conceito. 

Bioimpressão

Uma das formas de aplicação da impressão 4D que está diretamente ligada com o avanço da medicina são as técnicas de bioimpressão. A partir da impressão das células-tronco, ocorre a cultivação e maturação destas células sendo transformadas ao longo do tempo. 

Mesmo com essa aplicação sendo já realizada por algumas empresas sem de fato utilizar o conceito de impressão 4D, uma empresa francesa chamada Poietis utiliza um método específico e inovador para atingir o conceito. Segundo a empresa, uma vez impressa as organizações que constituem os tecidos evoluem de maneira controlada até que as funções biológicas específicas surjam. 

Conseguir controlar o processo de maturação é um dos pontos principais da empresa e isso se dá através de uma ferramenta CAD customizada, que permite a colocação de cada ponto de matéria orgânica no seu local específico. Isso auxilia o crescimento de maneira previsível e controlada com base na dinâmica celular. 

A Poieskin, como é chamada, tem como exemplos de aplicação as indústrias farmacológica e a cosmética. A primeira área permite o teste e análise dos novos produtos de forma mais rápida em uma pele humana equivalente e a segunda área também irá impactar nos testes sem que haja a necessidade de aplicação em nenhum animal ou humano. 

Metamateriais

Esta aplicação da impressão 4D leva ao seu conceito mais clássico, com os materiais que alteram a sua forma ou as suas propriedades físicas de acordo com o ambiente ao seu redor ou conforme a sua utilização e aplicação. A iniciativa dos metamateriais começou a partir das pesquisas de laboratórios ligados ao governo americano para desenvolver armaduras avançadas para o uso militar. 

Um dos grandes avanços na área de metamateriais são os responsivos a campo, que endurecem quando são atingidos por algum campo magnético. Mesmo com o fato das matérias não conseguirem ser impressas diretamente com as partículas ferromagnéticas, elas podem ser injetadas nas estruturas reticulares ocas que são impressas em 3D – fazendo com que toda a estrutura responda aos estímulos magnéticos. 

Outro exemplo dos metamateriais impressos 4D que podem ser ativados com elementos externos incluem o gel inteligente de mudança de forma. A equipe que desenvolveu o gel utilizou processos de microesterólise e um fotopolímero único para criar um objeto impresso 3D que muda de forma de acordo com a temperatura ambiente – acima de 32ºC, o hidrogel expele agua e se retrai enquanto acima de 32ºC o hidrogel absorve a agua e se expande.

Alguns pesquisadores da Universidade da Cidade de Hong Kong criaram metamateriais utilizando a cerâmica, aproveitando a elasticidade dos precursores cerâmicos para criar uma mistura com cerâmica e polímeros, que uma vez liberada do estado elástico se transformaria numa forma previamente definida. 

Auto-montagem

Juntamente com os metamateriais, a automontagem se relaciona intrinsecamente com a impressão 4D e criam objetos que reagem a estímulos externos para obter resultados específicos. Uma equipe de pesquisadores da ETH Zurich desenvolveu um objeto com memória de forma e resistente a temperatura. Estruturas 2D planas se transformaram em formas de três dimensões quando em contado com agua quente, o que ativava a mudança de forma. 

Roupas de impressão 4D 

O estúdio de design Nervous System está se tornando famoso ao produzir vestidos impressos em 4D – mostrando que este tipo de tecnologia já está saindo dos laboratórios e se tornando realidade. Estes vestidos foram criados a partir de um amontoado de peças conectadas e que quando são puxadas para foram da impressora 4D se desdobram em roupas totalmente vestíveis. 

Este tipo de aplicação permite o desenvolvimento de objetos maiores do que os equipamentos necessários para a sua criação, um dos gargalos da indústria da moda atualmente. Além disso, irá permitir a aplicação de produções e confecções de moda sem a necessidade de grandes instalações e máquinas específicas. 

Saiba mais!

Entender a evolução da impressão 3D para a impressão 4D é muito mais do que entender a adição de mais uma dimensão no processo de fabricação aditiva. Conseguir imaginar e desenvolver novas formas de aplicação para este tipo de tecnologia é essencial, uma vez que o seu potencial transformador está mais do que comprovado. E você, quer saber mais sobre estes e outros assuntos importantes no mundo da impressão 3D? Continue acompanhando as nossas publicações e compartilhe os nossos conteúdos nas suas redes sociais!