Manufatura aditiva
Metamateriais Impressos em 3D Podem Redefinir a Segurança Automotiva
Adicione Securities.io às suas fontes preferidas no Google
Criando Designs Metálicos
A metalurgia é uma tecnologia em constante evolução desde o trabalho rudimentar com metais das primeiras civilizações. Até recentemente, grande parte da metalurgia ainda dependia de técnicas como a moldagem (derreter metal em moldes ocos) ou o forjamento (moldar o metal com martelamento).
O surgimento da impressão 3D capaz de trabalhar com materiais metálicos acrescentou um método completamente novo para produzir componentes de metal, e ainda estamos apenas começando a compreender seu potencial.
Alguns exemplos são as novas ligas de titânio, a impressão 3D com infusão de hidrogênio e a impressão geométrica que absorve vibrações.
Pesquisadores da Universidade de Glasgow (Reino Unido), da Universidade Politécnica de Marche (Itália) e do Instituto Nacional de Física Nuclear (Itália) criaram um novo tipo de metamaterial torcido, produzido por impressão 3D, que pode mudar a forma como construímos amortecedores de impacto para automóveis.
Os resultados foram publicados na Advanced Materials1 sob o título “Metamateriais de torção adaptativa”.
Absorção de Choque Incorporada
Quando os primeiros automóveis foram construídos, quase não havia proteção contra colisões. Mais tarde, os primeiros absorvedores de impacto, como caixas de deformação e para-choques, ofereciam uma única resposta força–deslocamento para todos os cenários de colisão.
Os automóveis modernos são construídos para que, em uma colisão, a estrutura absorva especificamente a maior parte da energia cinética, limitando a energia transferida aos ocupantes.
“A necessidade crescente de cumprir normas de segurança cada vez mais rigorosas e muitas vezes conflitantes deslocou o foco para a otimização estrutural de componentes sacrificiais, fazendo avançar a filosofia do projeto mecânico.”
Somada à adoção generalizada do cinto de segurança, essa inovação foi um dos principais fatores de redução das mortes em acidentes automobilísticos nas últimas décadas.
Fonte: Haug Farrar
Isso foi alcançado principalmente pela modificação da geometria estrutural ou pela combinação de materiais diferentes em absorvedores de energia já comprovados, aumentando a dissipação de energia.
Ainda assim, a absorção de energia tende a permanecer constante independentemente do cenário — por exemplo, uma colisão com um pedestre ou com uma parede — porque a resposta força–deslocamento é fixa.
Metamateriais Mecânicos de Acoplamento Compressão–Torção (CTCM)
Uma alternativa promissora aos métodos atuais de absorção de choques são os metamateriais CTCM (acoplamento mecânico compressão–torção).
Eles são projetados para converter a pressão exercida ao redor do eixo do material em movimento de torção, semelhante a um saca-rolhas, absorvendo a energia do impacto.
Isso coloca os metamateriais CTCM um passo à frente das redes metálicas simples, que apenas se comprimem sob pressão.
Esses materiais exploram plenamente a capacidade da impressão 3D de criar formas e estruturas extremamente complexas, impossíveis de fabricar por qualquer outro método.
Fonte: Advanced Materials
Reações Dependentes da Força
Os materiais anteriores de absorção de choque basicamente dobravam ou não dobravam. Para suportar impactos grandes, muitas vezes também precisavam resistir aos menores.
“Os materiais de proteção usados hoje na maioria dos veículos são estáticos, projetados para cenários específicos de impacto e incapazes de se adaptar a condições variáveis.”
As formas complexas dos metamateriais STCM, por outro lado, podem ser ajustadas com precisão para atender a requisitos específicos.
Os pesquisadores projetaram uma forma capaz de absorver muita energia mesmo em um impacto pequeno e, ainda assim, oferecer proteção posterior contra impactos de alta velocidade e alta energia.
Após a primeira faixa de esmagamento, isto é, a tensão inicial de colapso, a ductilidade do material em folha giroidal possibilitou uma resposta de compressão estável sem falha catastrófica.
Fonte: Advanced Materials
Isso tornaria os metamateriais STCM superiores às espumas convencionais e às atuais zonas de deformação, pois poderiam oferecer maior rigidez em colisões pesadas ou amortecimento mais suave em impactos leves.
Fonte: Advanced Materials
Criando Novos Amortecedores
O resultado foi obtido com a criação de uma forma complexa e altamente porosa conhecida como rede giroidal. Em seguida, as peças reais produzidas por impressão 3D e analisadas por tomografia computadorizada foram comparadas ao modelo CAD.
Fonte: Advanced Materials
Embora o material real apresentasse algumas diferenças em relação ao modelo CAD devido ao maior acúmulo de metal em certas áreas — densidade 11,8% maior —, a resistência ao impacto foi prevista corretamente.
Quando aplicamos compressão, a rede giroidal a converte em torção. Ao alterar as condições de contorno, podemos ajustar as características de absorção de energia.
Esses materiais podem se adaptar e modificar suas próprias características conforme o tipo e a intensidade do impacto para mitigar seus efeitos.
Aplicações
Por enquanto, a impressão 3D de metais tem se limitado principalmente a setores como aeronáutica e aeroespacial devido ao alto custo inicial das impressoras 3D metálicas. Isso está mudando rapidamente à medida que a tecnologia amadurece e a produção ganha escala.
“Acreditamos que, no futuro, o material poderá ser aplicado à segurança automotiva e aeroespacial, oferecendo uma única nova classe de material capaz de se adaptar a diferentes necessidades conforme exigido.
Ele também pode contribuir para o desenvolvimento de novas formas de coleta de energia, convertendo impactos em energia cinética rotacional.”
Assim, dentro de alguns anos poderemos ver uma nova classe de materiais adaptativos contra colisões, com absorção de energia, tensão de colapso e rigidez ajustáveis por meio de estruturas giroidais que se torcem.
Deslize para rolar →
| Recurso | Absorvedores Convencionais | Metamateriais CTCM |
|---|---|---|
| Tipo de Resposta | Deslocamento de força fixa | Compressão–torção adaptativa e ajustável |
| Composição do Material | Espumas, colmeias, chapas metálicas | Grelhas giroidais impressas em 3D |
| Eficiência de Absorção de Energia | Moderada, constante | Alta, variável por impacto |
| Método de Fabricação | Fundição ou forjamento | Manufatura aditiva |
| Usos Potenciais | Para-choques, caixas de choque | Proteção de colisão adaptativa, painéis aeroespaciais |
As primeiras aplicações provavelmente ficarão restritas aos setores ferroviário, aeroespacial e de defesa, avançando depois para o mercado automotivo mais amplo, dos modelos de luxo aos modelos básicos.
Investindo em Impressão 3D
Nano Dimension
A Nano Dimension (NNDM ) concentrou-se inicialmente em eletrônicos impressos em 3D. Isso inclui tecnologias muito especializadas, como tintas condutoras ou dielétricas e cerâmicas, que podem ser usadas, por exemplo, na fabricação de componentes ópticos ou de rádio.
Essa é uma das aplicações possíveis da impressão 3D em nanoescala, tema que exploramos em detalhes em “A impressão 3D em nanoescala está pronta para a comercialização”.
NNDM Gráfico de preços
Vale destacar que a Nano Dimension cresceu por meio de uma combinação de aquisições e pesquisa e desenvolvimento internos. Essa estratégia atingiu um novo patamar com a aquisição da Desktop Metal em 2024.
Juntas, as duas empresas terão uma posição muito mais forte na impressão 3D de metais e cerâmicas em todas as escalas, de eletrônicos a grandes equipamentos industriais e aeroespaciais. A união também gera economias de escala ao combinar uma base de clientes que inclui SpaceX (SPCX ), Tesla (TSLA ), GE, Honeywell, Emerson, Raytheon, NASA e Medtronic, entre outros.
Por fim, as duas empresas atuavam principalmente em regiões diferentes — a Nano Dimension na Europa e a Desktop Metal nos Estados Unidos —, o que permite sinergias com a integração das equipes de vendas.
A empresa afirma poder reduzir a pegada ambiental da fabricação em 94% nas emissões de CO₂, 100% no consumo de água, 98% no uso de materiais e 82% no uso de produtos químicos. No conjunto, isso fez a Nano Dimension despontar como uma das líderes tecnológicas da impressão 3D.
Fonte: Nano Dimensions
Outra aquisição que ocorreu logo depois foi a da Markforged por US$ 115 milhões. Com foco em equipamentos de manufatura aditiva de compósitos e metais, a aquisição reforça ainda mais a posição da Nano Dimension no mercado de impressão 3D metálica.
“A beleza desta fusão e da Markforged com seu conjunto de tecnologias é que elas não se sobrepõem à nossa tecnologia. As sinergias estão nas aplicações para empresas semelhantes.”
Yoav Stern – CEO da Nano Dimension
Por meio de aquisições e desenvolvimento interno, a empresa também avança para se tornar líder em software de impressão 3D.
No entanto, os investidores precisam estar cientes de que o setor de impressão 3D como um todo ainda apresenta fluxo de caixa negativo. A empresa terá de reduzir custos ou crescer o suficiente para alcançar a lucratividade no futuro.
(Para mais informações, leia também nosso relatório de investimento mais detalhado sobre a Nano Dimension.)
Últimas Notícias e Desenvolvimentos das Ações da Nano Dimension (NNDM)
Estudo Referenciado:
1. Mattia Utzeri, Maria L. Gatto, Edoardo Mancini, Donato Orlandi, Daniele Cortis, Marco Sasso, Shanmugam Kumar. Metamateriais de torção adaptativa. Advanced Materials. 22 de outubro de 2025. https://doi.org/10.1002/adma.202513714
