Um método de mistura úmida com patente pendente desenvolvido por pesquisadores da Purdue University permite a dispersão uniforme de partículas eletricamente condutoras dentro de polímeros de filamentos para impressão 3D baseada em modelagem de deposição fundida. A inovação incorpora recursos de detecção dentro da peça impressa em 3D, tornando possível converter rapidamente protótipos em componentes totalmente funcionais.
A impressão 3D tradicional faz protótipos sem recursos de detecção, explicou um comunicado de imprensa da Purdue, acrescentando que os sensores devem ser adicionados à peça após o fato, se as avaliações forem feitas. O processo é análogo ao de adicionar confeitos aos biscoitos depois de assados. “O granulado existe apenas na parte externa do biscoito. Os extensômetros tradicionais do tipo folha, que são os sensores de deformação mais comuns, são aderidos à superfície de uma peça impressa por uma resina epóxi”, explicou Brittany Newell, professora associada da Escola de Tecnologia de Engenharia do Purdue Polytechnic Institute. “No entanto, , neste trabalho os granulados são adicionados em toda a massa de biscoito antes de assar. Isso significa que os recursos de detecção são uma parte inerente do componente impresso e permitem a detecção dentro do componente. Ao contrário dos granulados, esses sensores são muito pequenos para serem vistos sem um Sua escala minúscula permite que a peça impressa mantenha a resistência que, de outra forma, teria sacrificado devido aos grandes sensores integrados, enquanto ainda alcança recursos de detecção totalmente integrados”, disse Newell.
Newell, colega professor associado Jose M. Garcia-Bravo, e Tyler Tallman, professor assistente na Escola de Aeronáutica e Astronáutica da Faculdade de Engenharia, criaram o método de mistura úmida com contribuições cruciais de Cole Maynard, que obteve seu doutorado em agosto , e o doutorando Julio Hernandez.
O método de mistura úmida Purdue garante uma distribuição uniforme de partículas por todo o filamento. Com os sensores dispersos uniformemente no filamento, fabricantes e pesquisadores podem projetar peças com uma variedade maior de formas, disse o comunicado de imprensa.
“Os resultados desse trabalho permitem que os usuários criem estruturas 3D complexas com medidores de tensão incorporados, movendo rapidamente peças de protótipos tradicionais em peças totalmente funcionais e estruturalmente avaliáveis”, disse Newell. “Uma limitação da aplicação de peças impressas em 3D tem sido sua durabilidade. Com esse desenvolvimento, podemos monitorar continuamente a saúde estrutural da peça com o sensor embutido na impressão.”
A técnica expande muito as aplicações elétricas de peças impressas em 3D e projetos de sensores, de acordo com os pesquisadores, e as propriedades elétricas e mecânicas podem ser “ajustadas” para otimizar o sensor ou peça para uma aplicação desejada.
O novo processo de mistura úmida não se limita à condutividade do sensor, acrescentou Newell. “Esse trabalho pode ser expandido para adicionar outros tipos de partículas usando o mesmo método de mistura úmida. Isso pode incluir a adição de partículas magnéticas para campos eletromagnéticos, partículas fluorescentes e outras funcionalidades”, disse Newell.
A pesquisa foi publicada na edição de julho de 2022 da revista Advanced Engineering Materials e nas edições de 2020, 2021 e 2022 da revista American Society of Mechanical Engineers Smart Materials, Adaptive Structures and Intelligent Systems. Os pesquisadores receberam financiamento do Naval Engineering Education Consortium, um programa dos centros de guerra NAVSEA com o objetivo de cultivar parcerias entre a Marinha e instituições de ensino superior.
Os pesquisadores divulgaram a inovação ao Escritório de Comercialização de Tecnologia da Purdue Research Foundation, que solicitou uma patente sobre a propriedade intelectual. Os parceiros da indústria que buscam desenvolver ainda mais essa inovação devem entrar em contato com Dhananjay Sewak, dsewak@prf.org, citando o número de referência 69740.
Fonte: Plastics Today | Novel Wet-Mixing Method Evenly Disperses Sensors Within 3D-Printed Parts