Pesquisadores do Laboratório Nacional de Oak Ridge projetaram um novo polímero para fortalecer a areia de sílica na fabricação de aditivos de jato de aglutinante, um método de impressão 3D usado por indústrias para prototipagem e produção de peças.
O polímero imprimível permite estruturas de areia com geometrias intrincadas e resistência excepcional – e também é solúvel em água.
O estudo, publicado na Nature Communications, demonstra uma ponte de areia impressa em 3D que com 6,5 centímetros pode suportar 300 vezes seu próprio peso, o que seria algo como 12 Empire State Building colocados em cima da Ponte do Brooklyn.
O processo de impressão a jato é mais barato e rápido do que outros métodos de impressão 3D usados pela indústria e torna possível criar estruturas 3D a partir de uma variedade de materiais em pó, oferecendo vantagens em custo e escalabilidade. O conceito vem da impressão a jato de tinta, mas em vez de usar tinta, o cabeçote da impressora injeta um polímero líquido para ligar um material em pó, como areia, criando um design 3D camada por camada. O polímero de ligação é o que dá força à areia impressa.
A equipe usou a experiência em polímeros para adaptar um aglutinante de polietilenoimina, ou PEI, que dobrou a resistência das peças de areia em comparação com os aglutinantes convencionais.
As peças impressas por jato são inicialmente porosas quando removidas da base de impressão. Eles podem ser reforçados infiltrando o design com um material de super cola adicional chamado cianoacrilato que preenche as lacunas. Esta segunda etapa proporcionou um aumento de resistência de oito vezes a mais do que o que já tinham obtido na primeira etapa, tornando um composto de areia de polímero mais forte do que qualquer outro material de construção conhecidos, incluindo alvenaria.
O novo aglutinante ganhou o Prêmio R&D 100 de 2019 e foi licenciado pelo parceiro da indústria ExOne para pesquisa.
Crédito da imagem: Dustin Gilmer/University of Tennessee, Knoxville
Fonte: Sci Tech Daily
