O que é e como funciona a impressão 4D

O que é a impressão 4D?

A impressão 4D recorre às impressoras 3D para criar objetos tridimensionais vivos sin cables ni circuitos. Faz isso utilizando materiais inteligentes, que podem ser programados para mudarem de forma, cor ou tamanho ao receberem um estímulo externo.

É o caso de resinas de hidrogel, polímeros ativos ou, inclusive, tecidos vivos. São impressos em 3D com um desenho específico que com o tempo e ao entrar em contato com a umidade, a luz, a pressão ou a temperatura, entre outros fatores, evoluem até conseguirem o acabamento previsto.

A impressão 4D torna possível que um objeto, por exemplo, possa ser dobrado, consertado, montado ou inclusive desintegrar-se sozinho. Adquire uma nova forma ou funcionalidade por si mesmo, reagindo em relação ao ambiente.

Origens da impressão 4D

O precursor dessa tecnologia emergente é o especialista em informática Skylar Tibbits, fundador e codiretor do Self-Assembly Lab do Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Apresentada ao mundo em 2013, a impressão 4D encontra-se atualmente em fase de pesquisa e adoção inicial. Espera-se que ela evolua para uma comercialização mais ampla até 2030, com destaque para setores como saúde, construção e defesa

A origem da impressão 4D está na chegada do fator tempo à impressão 3D. Consiste em criar objetos tridimensionais que se adaptem às circunstâncias de cada momento sem a intervenção de robôs ou pessoas, apenas combinando materiais e geometria com interações, uma fonte energética e um desenho inteligente, conforme explica Tibbits.

Atualmente o Self-Assembly Lab experimenta com novas técnicas de impressão 4D como o Rapid Liquid Printing, que permite imprimir um sofá grande em apenas alguns minutos, e materiais como plástico, borracha ou espuma.

Aplicações da impressão 4D por setores 

A impressão 4D está destinada a revolucionar a indústria. Eis aqui algumas de suas possíveis conquistas:

Medicina e cirurgia

Em 2015 uma equipe médica da Universidade de Michigan salvou a vida de três bebês com problemas respiratórios colocando neles um implante impresso em 4D. Esse artefato de policaprolactona, concebido à medida de cada paciente, foi pensado para adaptar seu tamanho ao crescimento dos bebês e dissolver-se sozinho quando for desnecessário.

Atualmente o uso da impressão 4D nas ecografias permite, por exemplo, que se conheça com uma maior precisão o desenvolvimento estrutural e funcional do sistema nervoso do feto.

Além disso, começaram a ser desenvolvidos endopróteses vasculares (stents) ou outras peças em 4D que reagem ao calor do corpo e se expandem para se adaptar ao paciente.

Outro marco na medicina é o desenvolvimento de medicamentos inteligentes que funcionam liberando fármacos de forma controlada em resposta a mudanças específicas no corpo, melhorando a eficácia e a segurança dos tratamentos farmacológicos.

Roupa e calçado

A impressão 4D permite a fabricação de roupas que se adaptam à forma e ao movimento do corpo. O exército dos Estados Unidos, por exemplo, está ensaiando com uniformes que mudam de cor de acordo com o ambiente, ou que regulam a transpiração dependendo do pulso do soldado ou da temperatura ambiente.

Outro avanço são as roupas transformáveis que mudam de acordo com a luz, a temperatura ou a umidade, ajustando a espessura e a ventilação para manter uma temperatura corporal ideal.

Os sapatos impressos em 4D também poderão ser adaptados ao movimento, ao impacto, à temperatura e à pressão atmosférica.

Aeronáutica e automobilismo

A NASA desenvolveu um tecido metálico inteligente com a impressão 4D. O tecido, que já é utilizado nas roupas de astronauta por sua natureza isolante, também poderia servir para proteger naves espaciais e antenas contra o impacto de meteoritos. Por outro lado, a Airbus está testando materiais que reagem ao calor para esfriar os motores de seus aviões.

Graças à impressão 4D, no futuro será possível fabricar airbags inteligentes, capazes de se antecipar a qualquer impacto e diminuir o risco de lesões no motorista e nos passageiros.

Em última análise, falamos de uma tecnologia a ser explorada que revolucionará a impressão e fabricação de objetos durante os próximos anos. A Quarta Revolução Industrial já está em andamento.

 VER INFOGRÁFICO: O futuro imediato da impressão 4D [PDF] Link externo, abra em uma nova aba.