Harvard Desenvolve Novo Material Estrutural de Elevado Desempenho Obtido Através de Impressão 3D

11 Julho, 2014.

Harvard Desenvolve Novo Material Estrutural de Elevado Desempenho Obtido Através de Impressão 3D

Investigadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade de Harvard (SEAS) e do Instituto Wyass de Engenharia com Inspiração Biológica desenvolveram um novo material compósito de base polimérica, reforçado com fibras, capaz de uma performance estrutural elevada, que é fabricado através de técnicas de impressão tridimensional.

A microestrutura celular, com forma de favo de mel, do novo material mimetiza a da madeira de balsa, conferindo-lhe extrema leveza e resistência e rigidez elevadas.
Em vez de criarem uma arquitetura celular totalmente nova para o material, os investigadores copiaram uma já existente na natureza, permitindo que aquele possa vir a substituir, entre outros, elementos estruturais tipicamente fabricados em madeira de balsa e seus derivados, como por exemplo as lâminas de torres eólicas.

Em vez de utilizar termoplásticos ou resinas curáveis com ultravioletas, tipicamente adotados em extrusão e impressão 3D industrial que, por si só, não são indicados para aplicações estruturais, a equipa de investigadores da SEAS recorreu a outras classes de materiais, nomeadamente epóxis.

Para o novo material poder ser utilizado numa extrusora de impressão 3D, os investigadores desenvolveram uma tinta constituída por resinas epóxi impregnadas com plaquetas de nanoargila, que permitem o aumento da viscosidade e um composto denominado dimetil metilfosfonato. Como fillers da mistura foram utilizados filamentos de carboneto e fibras de carbono.
O processo de aplicação sucessiva de camadas permite o controlo da orientação das fibras, característica essencial para a otimização do comportamento estrutural dos elementos fabricados.

De acordo com Jennifer Lewis, uma das investigadoras envolvidas na pesquisa, o novo material possui uma rigidez 10 a 20 vezes superior à dos polímeros comerciais fabricados com impressão tridimensional e o dobro da resistência.
O segredo para a elevada performance está precisamente na, já referida, possibilidade de controlo da orientação das fibras durante o fabrico. Isto é conseguido através da forma como as fibras são alinhadas, da seleção da geometria das fibras e do diâmetro do bocal da extrusora.

Fonte: Harvard School of Engineering and Applied Sciences | Imagens: via Harvard School of Engineering and Applied Sciences (adaptadas)




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