Impressora 3D no Laboratório: Produzindo ferramentas acessíveis para pesquisa

Impressora 3D no laboratório: ferramentas de pesquisa precisas e acessíveis

Laboratórios de pesquisa são ambientes de extrema versatilidade, muitas vezes demandando ferramentas específicas para cada novo tipo de pesquisa. Isso também significa altos custos e tempo de preparação.

Imagine que você precisa desenvolver um dispositivo com dutos específicos para análise de microfluídos. Agora pense no processo de fabricação que irá entregar esta peça. Provavelmente envolveria contratação de usinagem terceirizada, talvez até a produção de um molde específico para injeção. Tudo isso acarretaria em muito tempo e dinheiro, certo? E se eu te disser que você poderia produzir essa mesma peça, dentro de poucas horas, com uma impressora 3D no laboratório?

O Centro de Engenharia de Fotônica da Cranfield University fez exatamente isso, produzindo resultados que afetarão áreas como medicina e pesquisa espacial, tudo por uma fração do custo de seu método de confecção anterior.

A equipe trabalha com microfluídicos. Esse é um ramo da tecnologia que envolve mover amostras muito pequenas de líquidos – geralmente do tamanho de uma única gota de água – sobre sensores para analisar o conteúdo. Você pode encontrar essa tecnologia em diagnósticos médicos, chips de DNA e até mesmo pesquisa no espaço sideral – em qualquer lugar que seja mais eficiente ou só seja possível usar amostras minúsculas.

Em 2014, o Dr. Matthew Partridge, pesquisador da Cranfield University, convenceu o departamento a inserir a primeira impressora 3D no laboratório. Ele identificou o potencial da impressão 3D para permitir uma iteração de projeto muito mais barata. Matthew afirma que, “Ao desenvolver microfluídicos, você tende a querer mudar muito os canais em seu dispositivo e isso não é um processo barato, mesmo que o produto final possa ser produzido em massa de forma muito barata”.

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Projeto 3D do dispositivo mostrando os canais por dentro.

Além de reduzir o custo das iterações, a impressão 3D também ajuda a equipe a criar melhores designs finais. Antes, eles pagavam pela usinagem e pelo custo de materiais como alumínio e aço.

O problema, como Matthew diz, “é quando você tem um modelo que apenas funciona, você tende a parar porque é o dobro do custo para conseguir outro”. Com os custos de material e mão-de-obra da impressão FFF 3D tão baixos, o processo de design pode continuar até que o dispositivo seja aperfeiçoado.

“Ter uma impressora 3D no laboratório é como ter acesso instantâneo a um técnico que trabalha dia e noite, não reclama e não cobra hora extra”, ironiza o Dr.

Design de micro-escala para impressão 3D

Os dispositivos microfluídicos movem amostras líquidas através de canais muito pequenos – algumas centenas de micrômetros ou menos de diâmetro – para passar através de sensores. Para desenvolver um novo dispositivo, os alunos começam transformando suas ideias em um design 3D usando o software de modelagem Sketchup.

Uma versão aproximada é impressa para verificar se ela imprime bem e todas as partes se encaixam, em seguida, mais detalhes são adicionados passo a passo, com o designer imprimindo e testando uma propriedade de cada vez até terem certeza de que o dispositivo está pronto.

E quando o design estiver pronto, imprima o quanto precisar!

Se você quiser ver um destes dispositivos, é possível fazer o download do design e até mesmo tentar imprimi-lo.

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Uma impressora 3D Ultimaker pode atingir o nível de detalhe necessário para os mais diversos projetos.

Obtendo resultados

Matthew e sua equipe publicaram suas pesquisas em um artigo, “Fabricação e otimização de uma plataforma microfluídica com impressora 3D de filamento fundido”.

Quando eles apresentaram as descobertas em uma conferência pela primeira vez, eles dizem que a resposta de muitos colegas pesquisadores foi ao longo das linhas de “Você não pode fazer isso, o que você está falando?”.

Mas desde que eles mostraram os resultados e compartilharam seus modelos, outros grupos entraram em contato para dizer que também estão trabalhando no uso de impressão 3D no laboratório para microfluídica.

Além de usar sua Impressora 3D Ultimaker para criar dispositivos, ela se tornou uma ferramenta de laboratório vital para vários outros tipos de usos. Isso poderia ser imprimir montagens a laser, protótipo de visualização ou uma oportunidade de ajudar outros departamentos em seus projetos.

“Isso foi muito inesperado”, diz Matthew. “Não nos ocorreu que poderíamos usar a impressora 3D no laboratório de forma tão flexível. É uma ótima ferramenta para os cientistas. Agora, realizamos um curso de um dia sobre impressão 3D para pesquisadores em Londres, onde falamos sobre esses benefícios.”

Para conhecer mais a fundo os detalhes desse estudo de caso, disponibilizamos um PDF para download:

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Você está usando sua impressora 3D para pesquisa científica? Ou tem uma algum experimento que você está pensando em experimentar com a impressão 3D? Se precisar de alguma ajuda ou se ficou interessado em conhecer mais sobre a impressão 3D gostaríamos muito de ver sua opinião nos comentários.

 

Fontes: ultimaker.com

             Cranfield University

 

Comentários:

  1. Parabéns pelo artigo. Como pesquisador sei da dificuldade de se trabalhar com esse materiais, e ainda como trabalho em escola pública, da dificuldade ainda maior de ter acesso a estes equipamentos. Faço parte de um grupo de pesquisa que está iniciando estudos em algumas linhas, e recentemente publicamos nosso primeiro trabalho em um congresso com o título “INFLUÊNCIA DA ORIENTAÇÃO DE DEPOSIÇÃO E DO TIPO DE MATERIAL POLIMÉRICO NA RESISTÊNCIA MECÂNICA DE PEÇAS PRODUZIDAS POR IMPRESSÃO 3D” disponível em http://cbecimat.com.br/anais/PDF/IVd08-010.pdf e como a repercussão foi muito boa, conseguimos publicar na revista PLÁSTICO INDUSTRIAL – JAN. 2019 (http://www.arandanet.com.br/assets/revistas/pi/2019/janeiro/index.php) o nosso artigo. Temos trabalhos em outras áreas, mas devido ao fato dos mesmos ainda não terem sido publicados ainda mantemos sigilo. Estamos a procura de ajuda de empresas interessadas em nos apoiar, já temos o apoio de uma empresa que nos cede as máquinas de ensaios de força, mas precisamos de apoio para uma impressora 3D capaz de imprimir diversos materiais, porque a que utilizamos atualmente é emprestada de particular e possui muitas limitações. Gostaria de saber se vossa empresa possui um contato para essa finalidade e se haveria interesse em apoiar essa pesquisa no Brasil. Obrigado pela atenção e continuem com estes materiais e artigos.

    1. Olá Ricardo, obrigada pela sua contribuição e parabéns pelo seu trabalho! Realmente, as impressoras 3D são uma excelente ferramenta de pesquisa em diversas áreas, incluindo de microfluidos! Sua solicitação já foi encaminhada aos responsáveis aqui na Wishbox, e você será respondido por e-mail. Att.

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