Você já deve ter ouvido falar que a impressão 3D é anunciada como o futuro da fabricação. E com a maneira como a tecnologia avançou e se espalhou comercialmente, pode muito bem melhorar o hype que a cerca. Então, o que é impressão 3D? E quem inventou isso?
O melhor exemplo para descrever como a impressão 3D funciona vem da série de TV Jornada nas Estrelas: A próxima geração. Nesse universo futurista fictício, a tripulação a bordo de uma nave espacial usa um pequeno dispositivo chamado replicador para criar praticamente qualquer coisa, como em qualquer coisa, de alimentos, bebidas a brinquedos. Agora, embora ambos sejam capazes de renderizar objetos tridimensionais, a impressão 3D não é tão sofisticada. Enquanto um replicador manipula partículas subatômicas para produzir qualquer objeto pequeno que vier à mente, as impressoras 3D “imprimem” materiais em camadas sucessivas para formar o objeto.
Desenvolvimento precoce
Historicamente falando, o desenvolvimento da tecnologia começou no início dos anos 80, mesmo antes do programa de TV mencionado. Em 1981, Hideo Kodama, do Instituto Municipal de Pesquisa Industrial de Nagoya, foi o primeiro a publicar um relato de como materiais chamados fotopolímeros que endurecem quando expostos à luz UV podem ser usados para fabricar rapidamente sólidos protótipos. Embora seu trabalho tenha preparado as bases para a impressão 3D, ele não foi o primeiro a construir uma impressora 3D.
Essa honra de prestígio vai para o engenheiro Chuck Hull, que projetou e criou a primeira impressora 3D em 1984. Ele trabalhava para uma empresa que usava lâmpadas UV para criar revestimentos resistentes e duráveis para mesas, quando teve a idéia de aproveitar a tecnologia ultravioleta para fazer pequenos protótipos. Felizmente, Hull tinha um laboratório para mexer com sua idéia por meses.
A chave para fazer essa impressora funcionar foram os fotopolímeros que permaneceram no estado líquido até que reagissem luz ultravioleta. O sistema que Hull eventualmente desenvolveria, conhecido como estereolitografia, usou um feixe de luz UV para esboçar a forma do objeto a partir de um tanque de fotopolímero líquido. À medida que o feixe de luz endurecia cada camada ao longo da superfície, a plataforma se movia para baixo para que a próxima camada pudesse ser endurecida.
Ele registrou uma patente sobre a tecnologia em 1984, mas foi três semanas depois que uma equipe de inventores franceses, Alain Le Méhauté, Olivier de Witte e Jean Claude André, registrou uma patente para um processo semelhante. No entanto, seus empregadores abandonaram os esforços para desenvolver ainda mais a tecnologia devido à "falta de perspectiva de negócios". Isso permitiu à Hull o copyright dos termo "Estereolitografia". Sua patente, intitulada "Aparelho para produção de objetos tridimensionais por estereolitografia", foi emitida em 11 de março de 1986. Naquele ano, Hull também formou sistemas 3D em Valencia, Califórnia, para poder começar a fazer protótipos rápidos comercialmente.
Expansão para diferentes materiais e técnicas
Embora a patente de Hull tenha coberto muitos aspectos da impressão 3D, incluindo o design e o software operacional, técnicas e uma variedade de materiais, outros inventores desenvolveriam o conceito com diferentes abordagens. Em 1989, um patente foi concedido a Carl Deckard, um estudante de graduação da Universidade do Texas que desenvolveu um método chamado sinterização seletiva a laser. Com o SLS, um Raio Laser foi usado para vincular materiais em pó personalizados, como metal, para formar uma camada do objeto. Pó fresco seria adicionado à superfície após cada camada sucessiva. Outras variações, como a sinterização direta a laser de metal e a fusão seletiva a laser, também são usadas para criar objetos de metal.
A forma mais popular e mais reconhecível de impressão 3D é chamada de modelagem de deposição fundida. FDP, desenvolvido pelo inventor S. Scott Crump estabelece o material em camadas diretamente em uma plataforma. O material, geralmente uma resina, é dispensado através de um fio de metal e, uma vez liberado pelo bico, endurece imediatamente. A idéia surgiu em Crump em 1988, enquanto ele tentava fazer um sapo de brinquedo para sua filha, distribuindo cera de vela através de uma pistola de cola.
Em 1989, Crump patenteou a tecnologia e com sua esposa co-fundou a Stratasys Ltd. fabricar e vender máquinas de impressão 3D para prototipagem rápida ou fabricação comercial. Eles abriram a empresa em 1994 e, em 2003, o FDP se tornou a tecnologia de prototipagem rápida mais vendida.