Por mais que o termo “Impressão 3D” soe como algo extremamente científico e futurista, sua história é muito mais antiga do que parece. Pesquisadores, curiosos e cientistas vêm trazendo inovações à essa área ao longo dos anos até chegar no ponto que estamos hoje, com tecnologia totalmente difundida, acesso muito mais fácil do que já se imaginou e com grandes expectativas para o futuro!

A primeira patente para um processo se impressão 3D foi registrado nos anos 1970, mas a ideia é mais antiga. Em 1945, um conto de Murray Leinster chamado “Things Pass By” (“As Coisas Passam”) descreve um processo em que um material plástico passa por um braço móvel, sai por sua extremidade e endurece à medida que sai, transformando desenhos digitalizados em reais. O que era ficção científica à época, tornou-se realidade.

1971-1999: As primeiras tecnologias em impressão

A tecnologia de jato de tinta foi inventada na década de 1960 pela empresa Teletype, como um método de “puxar” uma gota de material de um bico usando eletrônicos.

Anos mais tarde a mesma empresa fez testes com cera derretida, como citado na patente de 1971 de Johannes F. Gottwald, cuja ideia era fabricar um objeto feito de metal liquefeito que solidificasse em uma forme pré-determinada.

Aqueles foram os primeiros passos para o processo de extrusão de material, onde materiais termoplásticos passam por um bico aquecido e são depositados camada por camada até formar um objeto.

A primeira interação documentada com esse método foi em 1981, no Japão, pelo advogadoel Hideo Kodama, que estava tentando encontrar um meio de desenvolver a prototipagem rápida. Ele descreveu dois métodos para a visão de Gottwald usando um plástico especial que endurece com a luz ao invés de metal. Sua pesquisa foi publicada e até patenteada, mas não prosseguiu para maiores resultados. Contudo, Kodama é frequentemente creditado como o primeiro inventor do que seria a versão inicial da moderna máquina SLA (Estereolitografia).

Em 1982, a empresa Raytheon patenteou um método para usar metal em pó em camadas para criar um objeto.

Em 1984, o empresário Bill Masters registrou uma patente que mencionou pela primeira vez o termo “Impressão 3D”. Outra patente de 1984, na França, descreveu a fabricação aditiva usando estereolitografia, mas como Kodama, a pesquisa não seguiu em frente.

Depois de todas essas pesquisas, o inventor Chuck Hull foi o primeiro a fabricar uma impressora SLA, capaz de criar modelos 3D pela cura de resina fotossensível, camada por camada. Hull também foi o primeiro a conseguir a patente para essa tecnologia.

Em 1987, a empresa de Hull, 3D Systems Corporation, lançou a primeira impressora SLA do mundo, capaz de fabricar peças complexas, camada por camada, numa fração de tempo. Hull registrou mais de 60 patentes em torno dessa tecnologia, e inventou o formato de arquivo STL, usado até hoje para impressão 3D.

Mas SLA não era a única tecnologia de manufatura aditiva estudada na época.

Em 1988, Carl Deckard patenteou a tecnologia SLS (Sinterização Seletiva a Laser), método que funde pó ao invés de líquido usando laser.

Por volta da mesma época, a tecnologia FDM (também conhecida como FFF – Fabricação com Filamento Fundido) foi patenteada por Scott Crump, tecnologia esta que extrude o filamento diretamente por um bico aquecido, ao invés de usar luz. Esse é o método mais comum de fabricação atualmente.

Nos anos 90, a tecnologia de impressão 3D estava crescendo. Apesar de empresas e startups fazerem experimentos, a fabricação das máquinas era cara e a ciência dos materiais não era tão avançada para fornecer uma gama maior de possibilidades. Então, o acesso ao público geral não era comum.

1999-2010: O crescimento

Fazendo jus a evolução que veio acontecendo, tanto na tecnologia das máquinas quanto dos materiais, no início dos anos 2000 cientistas do Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa imprimiram os blocos de construção de uma bexiga urinária humana usando manufatura aditiva e revestindo o órgão com células do paciente, para que o corpo não rejeitasse a bexiga impressa em 3D.

A facilidade de acesso a programas CAD, (como o AutoCAD) também motivou o avanço da impressão 3D, já que é uma das mais importantes ferramentas nos estágios iniciais do processo de impressão.

Em 2005, a Open Source mudou o jogo, permitindo que mais pessoas acessassem a tecnologia de impressão 3D. Adrian Bowyer lançou o projeto RepRap, uma iniciativa de código aberto para construir uma impressora 3D usando uma impressora 3D para imprimir a maior parte de seus componentes.

Durante esses anos houve muitos avanços na impressão 3D médica, o que permitiu que médicos imprimissem rim em miniatura, uma perna protética complexa (2008) e os primeiros vasos sanguíneos de bioengenharia feitos com células humanas doadas.

Então, em 2009, houve a queda das patentes de FDM, tornando-as de domínio público, alterando a história da impressão 3D e abrindo portas para a inovação. Com a tecnologia disponível, mais empresas e startups puderam se dedicar à tecnologia, fazendo os preços das impressoras caírem e a impressão 3D se tornar mais conhecida e mais acessível.

2011-Presente: Avanços impressionantes

Enquanto os preços das impressoras foram caindo, fazendo com que elas estivessem disponíveis ao público geral, a qualidade e facilidade de uso das impressoras foi subindo.

Os materiais que podem ser usados também avançaram. Agora existe uma grande variedade de plásticos e filamentos que podem ser usados, além de materiais metálicos, fibra de vidro, e até materiais não convencionais, como chocolate ou macarrão.

Hoje, a impressão 3D é uma tecnologia madura, ao ponto de alguns acreditarem que a manufatura aditiva substituirá o processo de manufatura CNC convencional.

Com a difusão, várias indústrias já têm usado a impressão 3D, como educação, culinária e confeitaria, médica, odontológica, aeroespacial e joalheria. Vamos ver mais três:

IMPRESSÃO 3D NA CONSTRUÇÃO

A construção é um campo enorme, com um legado de práticas perigosas e com muito desperdício de recursos, sendo responsável por quase 40% das emissões de gases com efeito estufa. Mas a impressão 3D tem ajudado a indústria com métodos mais limpos de criação de produtos à base de cimento e vergalhões metálicos.

Também existe a variável “tempo” que influencia na adoção da impressão 3D. Em 2016, uma empresa chinesa construiu uma casa histórica de 2 andares em 45 dias. No mesmo ano, outra empresa imprimiu uma estrutura de 122 m² em 24 horas. Ainda, áreas de precárias ou de desastre ambiental receberam casas e abrigos emergenciais mais rápido e mais barato.

IMPRESSÃO 3D NA ARQUITETURA

Um dos maiores benefícios da impressão 3D para a arquitetura é o design. Já existem designs das mais diferentes formas e cores, mas impressionar um cliente ou investidor em apenas algumas horas ainda é fácil usando um CAD e manufatura aditiva. Com isso, mudanças nos projetos e adaptações também são mais fáceis de serem executadas, facilitando o projeto do arquiteto e a satisfação do cliente.

IMPRESSÃO 3D NO DESIGN DE PRODUTO E MANUFATURA

A prototipagem, processo de criação de um modelo como um rascunho funcional, se tornou muito mais fácil com a impressão 3D. Agora, podem ser fabricados quantos protótipos forem necessários, de maneira rápida e barata, para testar se o design atinge os objetivos esperados.

Além disso, peças impressas também têm sido usadas na aplicação final, substituindo peças anteriormente fabricadas por processos convencionais ou CNC. Com tecnologias como design generativo, o produto também pode ser otimizado para redução do peso e aumento da performance.

A manufatura aditiva também promete reduzir o desperdício de material. E tudo isso pode ser feito de qualquer lugar, não sendo mais necessário grandes centros fabris e grandes máquinas para confecção de um produto.

E o futuro?

O crescimento do mercado de manufatura aditiva está acima dos 20%. A expectativa é que até 2027, esse mercado alcance o valor de US$ 44 bilhões.

Os maiores crescimentos são esperados nas indústrias eletrônica, aeroespacial e médica. Todd Spurgeon, engenheiro de projetos de manufatura aditiva da America Makes, diz que a indústria eletrônica verá dissipadores de calor personalizados, para produtos de alta qualidade, a indústria aeroespacial verá uma maior disponibilidade de componentes sofisticados impressos em 3D. Na indústria médica, o atendimento personalizado se tornará uma norma, à medida que mais materiais são avaliados para aplicação e empresas de seguros reconhecerem a eficácia do processo.

Com as pesquisas e desenvolvimentos na manufatura aditiva crescendo, o futuro brilha para a impressão 3D. Então, é hora de estar perto e aplicar as vantagens dela na sua indústria também.

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