Melhorias Passivas de Comunicação 6G com Painéis Impressos em 3D

A ciência dos materiais é o domínio de compreender os materiais em nível microscópico, frequentemente atômico, para aprimorá-los. O objetivo mais comum é tornar um material mais forte do que em sua forma clássica, seja ele aço, vidro ou cerâmica.

Os metamateriais levam isso um passo adiante ao mudar a estrutura do material, conferindo-lhe características diferentes das propriedades dos materiais base dos quais é constituído. Isso geralmente é alcançado criando padrões repetitivos de forma, geometria, tamanho, orientação etc., precisos.

Tais metamateriais podem ser usados para codificar dados, criar fontes de luz quântica escaláveis, criar estruturas auto‑montáveis com DNA, e podem até ser impressas a laser 3D

A maioria das metasuperfícies passivas funciona bem apenas para uma polarização, faixa de frequência ou ângulo de incidência, o que limita seu uso prático.

Um novo design chamado metacrystals, criado com uma forma de impressão 3D, está sendo proposto por pesquisadores da Aalto University (Finlândia) e da Stanford University (EUA), que pode “permitir respostas multiplexadas altamente complexas a múltiplas ondas incidentes simultaneamente e independentemente”.

Foi publicado na Nature Communications¹, sob o título “Metacrystals: painéis inteligentes impressos em 3D com design inverso para comunicação 6G”. Essa descoberta pode ter aplicações importantes em telecomunicações 6G e outros sistemas sem fio, a baixo custo.

Metacrystal para Telecomunicações 6G

Aplicações na Tecnologia 6G

As telecomunicações 6G prometem taxas de dados mais altas, eficiência energética aprimorada e latência menor ao usar frequências como ondas milimétricas (mm) e bandas sub‑THz. Essas frequências de rádio carregam grande potencial para transmissão de dados, mas trazem seus próprios desafios: alta atenuação atmosférica, perda de percurso em espaço livre e efeitos de espalhamento mais severos ao encontrar obstáculos.

Isso força os engenheiros a depender de feixes direcionais para comunicação em vez da propagação multipercurso tradicional.

Fonte: ResearchGate

Graças às suas propriedades únicas de reflexão ou refração, as metasuperfícies poderiam ser posicionadas estrategicamente em paredes, tetos e até janelas para melhorar substancialmente a cobertura de sinal tanto interna quanto externa.

Em particular, os designs passivos são atraentes porque não precisam de alimentação elétrica e podem ser fabricados a baixo custo. Isso é especialmente verdadeiro, já que metasuperfícies programáveis provaram ser caras demais para adoção em larga escala até agora, além de ocuparem grande espaço físico (aproximadamente um metro quadrado).

“Embora a abordagem de design tradicional exigisse três superfícies inteligentes separadas para cobrir as funcionalidades especificadas, o metacrystal proposto pode substituí‑las todas, economizando o espaço de implantação, minimizando o uso de material e evitando possíveis problemas de interferência.”

Idealmente, o metamaterial perfeito seria uma superfície inteligente capaz de operar efetivamente em ambas as polarizações de sinal, múltiplas faixas de frequência, vários ângulos de chegada e até simultaneamente.

O que são Metacrystals?

O material proposto neste estudo, metacrystals, são “compósitos binarizados totalmente dielétricos”.

Em essência, isso significa que um metacrystal passivo pode receber um sinal e reemitir‑lo em outra direção com perda mínima ou consumo de energia, tornando‑o um relé perfeito para sinais de telecomunicação como o 6G que poderiam ser obstruídos, especialmente em ambientes urbanos.

Fonte: Nature Communications

“A natureza passiva e amigável à fabricação do metacrystal o torna um candidato atraente para integração em infraestrutura estática, onde baixo custo, baixo consumo de energia e alto controle direcional são priorizados.”

O termo deriva da semelhança material tanto com cristais fotônicos (que suportam múltiplas ordens de difração) quanto com metamateriais (com blocos de construção muito sub‑comprimento de onda).

Fabricando Metacrystals

Os pesquisadores criaram três demonstradores para provar que o conceito era viável com um exemplo da vida real e testar os métodos de fabricação.

O design em si utilizou muitas técnicas complexas já usadas na produção de metamateriais, como o método de design inverso usando otimização topológica baseada em adjunto.

Para os dois primeiros demonstradores, eles usaram “distribuições de permissividade em escala de cinza”, ou variações lentas das propriedades do cristal sobre sua superfície.

Fonte: Nature Communications

O terceiro demonstrador foi fabricado usando impressão 3D. Os pesquisadores adicionaram camadas finas de suporte para garantir a integridade estrutural e torná‑lo adequado para implementação com as capacidades de impressão 3D existentes.

Metacrystals podem ser projetados para combinar com muitas frequências diferentes, mas os pesquisadores focaram na faixa de 100 GHz, útil para telecomunicações: 100 GHz, 99 GHz e 102,53 GHz.

“A rota de fabricação FDM de um único bico, de baixo custo, demonstrada é diretamente aplicável até ~ 100 GHz, o que já cobre as faixas de espectro mais discutidas para o 6G de curto prazo, incluindo o espectro mm‑wave na faixa de 24–71 GHz.”

Metacrystals de Múltiplas Camadas para Múltiplos Sinais

Uma vantagem fundamental dos metacrystals usados aqui é que não apenas funcionam como reemitentes em uma direção restrita, mas também podem operar com múltiplos sinais simultaneamente, tornando um reemitente muito mais útil como antena.

Ângulos de 0°, 20° e 45° foram escolhidos para testar o conceito. Mas qualquer outro número ou mais ângulos poderiam ser possíveis também.

“O número de funcionalidades simultâneas não é fundamentalmente limitado. Um número maior tipicamente requer um metacrystal com maior espessura. Este exemplo ilustra que podemos selecionar os ângulos de chegada de diferentes transmissores independentemente.”

Antenas Impressas em 3D

Ao usar impressão 3D para o terceiro protótipo, os pesquisadores buscaram criar uma resposta insensível à polarização no metacrystal resultante, pois isso é uma característica essencial em muitas situações práticas.

Para simplificar a fabricação, usaram apenas um material durante a produção, ácido poliacrílico (UltiMaker PLA de cor prata), alternando‑o espacialmente com lacunas de ar (já que o ar tem uma permissividade diferente).

Outros materiais de filamento de impressora comercialmente disponíveis também poderiam ser usados, por exemplo, filamentos como “Zetamix ε” (um filamento de impressão 3D da Nanoe projetado especificamente para aplicações de radiofrequência (RF) e micro‑ondas) também apresentam boa permissividade.

Esses métodos abrem caminho para opções de fabricação de baixa perda e baixo custo desses metacrystals, provavelmente muito mais baratas que antenas tradicionais e outros metamateriais.

Testando Telecomunicações

Para testar o desempenho no mundo real de suas antenas de metacrystal, os pesquisadores usaram uma sala de medição dedicada (sem ecos). O desempenho foi testado em um cenário não linha‑de‑visada.

Para manter um ambiente mais próximo das condições reais, vários suportes dentro da câmara anecoica foram deixados descobertos com absorvedores, introduzindo fontes adicionais de espalhamento.

A presença da antena de metacrystal aumenta consideravelmente a força do sinal resultante.

Fonte: Nature Communications

Grande Potencial

Embora principalmente testado para 6G e uma frequência específica, o método descrito neste estudo pode ser muito mais versátil.

Por exemplo, estender os metacrystals para frequências sub‑THz e THz exigiria principalmente fabricação de maior resolução, com diferentes trade‑offs de custo/produção em comparação com a rota FDM de baixo custo usada aqui.

Essa maior precisão pode chegar à microfabricação por polimerização de dois fótons, onde o controle de tamanho de recurso até ~ 100 nm está disponível.

A abordagem é totalmente compatível com a fabricação convencional de impressão 3D, o que a torna escalável, econômica e adequada para produção em massa.

Por exemplo, os pesquisadores estimam que o custo de fabricação (materiais consumíveis) de um metacrystal com área superficial semelhante aos protótipos do estudo seja apenas US$ 15.

Em instalações práticas, o painel de metacrystal poderia ser encapsulado para durabilidade ambiental, por exemplo, usando uma camada de encapsulamento, e suportado por manutenção rotineira para preservar seu desempenho a longo prazo.

Investindo em Materiais de Telecomunicações Impressos em 3D

Nano Dimension

Este estudo é apenas um entre muitos que mostram que a impressão 3D tem muito mais aplicações potenciais do que peças complexas raras ou prototipagem. Ao criar uma estrutura altamente replicável e elaborada que um molde jamais poderia, pode transformar material barato como filamentos plásticos em um material extraordinário para telecomunicações. Contudo, fechar a lacuna entre protótipos acadêmicos de baixo custo e produção em massa comercial permanece um obstáculo complexo, atraindo foco intenso para líderes de mercado industrial.

A Nano Dimension começou com foco em eletrônicos impressos em 3D, pioneira em Eletrônicos Fabricados Aditivamente (AME) para lidar com geometrias espaciais complexas. Essa posição evoluiu quando adquiriu, em transações totalmente em dinheiro em 2025, seus concorrentes Desktop Metal e Markforged. Isso adicionou muitos novos materiais, incluindo metais de alta tolerância, ao portfólio da empresa, ajudando‑a a consolidar o mercado de eletrônicos impressos em 3D.

Isso também criou economias de escala ao unir a base de clientes que inclui SpaceX, Tesla, GE, Honeywell, Emerson, Raytheon, NASA, Medtronics, etc.

Por fim, as empresas adquiridas estavam principalmente ativas em áreas geográficas diferentes, com a Nano Dimension na Europa e a Desktop Metal nos EUA, permitindo sinergia ao mesclar suas equipes de vendas.

Fonte: Nano Dimension

No entanto, escalar a tecnologia proprietária de nanopartículas para competir com alternativas ultra‑baratas tem se mostrado um grande esforço financeiro. Por enquanto, a empresa continua focada em provar a viabilidade econômica comercial de suas plataformas multimateriais, navegando uma mudança geral da integração de suas fusões de 2025 para escalar uma plataforma tecnológica unificada em seus mercados globais.

Os investidores precisam estar cientes de que a empresa tem lutado há muito tempo para gerir um lucro líquido positivo, refletindo os desafios macroeconômicos mais amplos e os ventos contrários operacionais que afetam o setor industrial de manufatura aditiva.

No primeiro trimestre de 2026, a Nano Dimension aumentou sua receita em 106 % ano a ano para US$ 29,7 milhões, registrou um prejuízo de US$ 12,5 milhões no EBITDA ajustado e um prejuízo líquido de US$ 69,7 milhões. Mantinha US$ 441,6 milhões em caixa e outros ativos líquidos equivalentes.

Portanto, o futuro das ações da empresa estará intimamente ligado à sua capacidade de transformar engenharia estrutural avançada em receita comercial sustentável, enquanto defende sua posição como líder tecnológico em um mercado que evolui rapidamente.

Últimas Notícias e Desenvolvimentos das Ações da Nano Dimension (NNDM)

Estudo Referenciado

^{1. Mohammad M. Asgari, et al. Metacrystals: painéis inteligentes impressos em 3D com design inverso para comunicações 6G. Nature Communications 17, 4912 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-73019-x}