Pesquisadores da Unicamp desenvolveram um carretel automatizado que controla o diâmetro dos filamentos dos polímeros de impressoras 3D, o que resulta em produtos mais homogêneos, de melhor qualidade e com menores perdas. A tecnologia está disponível para licenciamento via contato com a Inova Unicamp.

Texto: Christian Marra | Colaboração: Agnes Sofia Guimarães Cruz | Fotos: Pedro Amatuzzi – Inova Unicamp

Impressoras 3D com carretéis de filamentos de polímeros têm se tornado cada vez mais populares por possibilitarem protótipos mais acessíveis e com menor custo. Além disso, o surgimento de extrusoras portáteis, que permitem a impressão de produtos usando variados polímeros, também favoreceu a expansão do uso dessas impressoras, mesmo que elas ainda esbarrem em algumas limitações técnicas que reduzem a sua eficiência.

Uma limitação comum das impressoras 3D é a variação do diâmetro do polímero durante o processo de extrusão. Essas dimensões podem oscilar conforme o polímero usado, o que resulta no entupimento dos condutores e, consequentemente, na impressão de peças frágeis e heterogêneas, com maior probabilidade de descarte e de desperdício de materiais.

Para contornar esse problema, um grupo de pesquisadores do Instituto de Química (IQ) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) desenvolveu um carretel com controle automático do diâmetro do polímero, que pode ser aplicado a variados tipos de polímeros e extrusoras. Para esse controle automático do carretel, eles projetaram um motor de passo comandado por um microcontrolador digital, que usa a plataforma Arduino. 

O carretel é controlado por um motor de passo comandado por um microcontrolador digital com a plataforma Arduino

Segundo o pesquisador Diego Campaci de Andrade, do IQ da Unicamp, esse microcontrolador é programado por um software que gerencia o carretel e permite visualizar sua velocidade de giro e, ao mesmo tempo, controlar o diâmetro do polímero na extrusora, mantendo-o constante conforme o programado.

O dispositivo – com patente depositada no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI) e que está disponível para licenciamento para uso comercial pela Agência de Inovação Inova Unicamp – faz com que a produção dos filamentos seja mais homogênea e que o seu diâmetro corresponda ao projetado. Tudo isso pode ser ajustado alterando-se a programação do algoritmo de controle. O resultado prático desse dispositivo automatizado é a impressão de produtos de melhor qualidade e com menor índice de perdas de materiais. 

“Para se produzir peças customizadas de melhor qualidade, é necessário um controle preciso da extrusão do filamento, de forma a se obter um diâmetro dentro da capacidade de trabalho da impressora 3D. Pelo controle do torque do carretel foi possível gerar filamentos com diâmetro homogêneo, diminuindo as chances de entupimento ou da criação de peças frágeis e irregulares na impressora 3D”, completa Andrade.

Peças de qualidade superior e menor desperdício de matéria-prima em impressões 3D

Da esquerda para a direita, Prof. André L. B. Formiga, Diego Campaci de Andrade e Prof. Juliano Alves Bonacin.

A criação de filamentos de polímeros com diâmetro de dimensão constante é essencial para um bom desempenho da extrusora da impressora 3D. Com o seu melhor desempenho, aumenta-se a qualidade do produto final, o que significa uma maior quantidade de produtos aproveitados e menor quantidade de materiais descartados.

O professor André Luiz Barboza Formiga, do IQ da Unicamp, detalha que “a extrusora amolece o polímero e depois o puxa para o seu interior, que deve ser o mais homogêneo possível. Se o polímero não estiver dessa forma, podem ocorrer rejeitos e o fio ficar ruim, vai ser preciso jogar fora, descartá-lo. Por isso, esse controle automatizado do carretel para impressoras 3D contribui para diminuir as perdas, ou seja, diminuir a matéria-prima que vira lixo”.

O professor Juliano Alves Bonacin, também do IQ Unicamp, acrescenta que o alcance de resultados satisfatórios na geração de filamentos com diâmetro constante abre a possibilidade de as impressoras 3D usarem polímeros especiais, compostos por combinações de mais de um tipo de polímero. “Nossos testes incluíram a produção de filamentos misturados a outros tipos de cargas, também importantes do ponto de vista tecnológico, que possibilitam atribuir aos filamentos gerados propriedades especiais. Sem a homogeneidade do diâmetro do filamento proporcionada pelo carretel automatizado, isso seria muito difícil”, conclui Bonacin.

O pedido dessa patente foi depositado pela Inova Unicamp e pode ser licenciado para uso comercial, com alto potencial de aplicação no mercado. Em caso de interesse para mais informações para o licenciamento, converse com a Inova Unicamp por meio deste formulário de conexão com empresas.

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