Impressão 3D SpaceCAL em Microgravidade Rotulada como Sucesso por Cientistas a Bordo da Virgin Galactic 07

Um grupo de pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, concluiu recentemente outro teste bem-sucedido de seu sistema de impressão 3D em microgravidade, o SpaceCAL. Este dispositivo de próxima geração pode abrir caminho para viagens de longo alcance no espaço, permitindo que astronautas imprimam peças, ferramentas, medicamentos e até órgãos quando necessário. Essas capacidades ainda estão longe de serem realidade, e este último teste marca mais um marco em sua jornada.

A pesquisa sobre impressão no espaço aumentou nos últimos cinco anos. Essas unidades diferem de seus predecessores terrestres porque não podem contar com a gravidade para auxiliar seus processos de camadas. Por isso, os engenheiros tiveram que desenvolver novas formas de moldar suas impressões.

CAL

O projeto SpaceCAL utiliza um novo método de impressão 3D chamado CAL “litografia axial computada”. Esse método introduz polímeros sensíveis à luz. A resina foto-sensível pode ser moldada com lasers em estruturas 3D complexas. Vale notar que o método de impressão 3D CAL foi desenvolvido em 2017 por Hayden Taylor, o pesquisador principal do projeto SpaceCAL.

O método de impressão 3D CAL é ideal para fabricação em baixa gravidade porque não depende de uma abordagem em camadas. Em vez disso, o material é colocado em uma câmara antes que dois lasers sejam usados para moldar e solidificar a impressão. Um dos principais benefícios do método de impressão CAL é que ele simplifica o desenvolvimento e requer apenas uma única unidade.

SpaceCAL

O projeto SpaceCAL aplica a pesquisa e o desenvolvimento que ocorreram desde 2017 ao método de impressão. O resultado é uma forma fechada, segura e confiável de imprimir uma ampla variedade de materiais enquanto está em órbita ou em outros cenários de microgravidade. Vale destacar que o SpaceCAL já completou vários testes em baixa gravidade. Contudo, este último foi o primeiro a entrar em órbita.

Fonte – Virgin Galactic [securities_stock_price_tag symbol="SPCE" exchange="NYSE"]

Teste SpaceCAL

O teste do sistema de impressão SpaceCAL foi realizado a bordo da Virgin Galactic VSS Unity em 8 de junho de 2024. A Virgin Galactic levou o dispositivo ao espaço suborbital, permitindo a realização de uma corrida de teste de 140 segundos. Os engenheiros selecionaram quatro benchys como suas impressões. Os benchys são usados para testar a precisão e as capacidades das impressoras 3D.

Essas impressões de teste variam em complexidade, desde designs simples até estruturas complexas de múltiplos materiais. Para este teste, o cientista manteve as impressões relativamente básicas. Especificamente, foram impressos quatro benchys, incluindo uma pequena nave espacial e alguns rebocadores. Vale notar que os benchys foram impressos usando uma resina plástica sensível à luz chamada PEGDA.

Resultados

Os resultados do voo de teste foram bem-sucedidos. O SpaceCAL completou as impressões dentro do curto intervalo de tempo disponível. Elas foram precisas em relação aos projetos e levaram apenas 20 segundos cada para serem concluídas. Segundo os pesquisadores, os próximos testes tentarão impressão prolongada e designs mais intrincados.

Benefícios do SpaceCAL

Existem muitos benefícios que o projeto SpaceCAL pode trazer ao mercado. Primeiro, ele permite que viajantes imprimam rapidamente e com precisão peças em emergências. A unidade oferece impressão sob demanda direta que pode ser controlada a partir da base terrestre ou por astronautas em voo. Para viajantes de espaço profundo, essa opção elimina a necessidade de levar milhares de peças sobressalentes potenciais.

Materiais Diferentes

O método de impressão SpaceCAL é extremamente flexível. Os pesquisadores já testaram seu método de impressão usando mais de 60 materiais diferentes. Esses dispositivos podem imprimir com silicones, plásticos, compósitos de vidro, biomateriais e muito mais. Dessa forma, são ideais para ambientes com escassez de recursos, como naves espaciais, onde cada resíduo pode ser reciclado em impressões úteis.

As viagens espaciais precisam considerar cada grama de peso. Portanto, é crucial criar um método de impressão 3D que possa produzir peças e ferramentas duráveis, ao mesmo tempo em que suporte tecidos e materiais orgânicos. A versatilidade da impressora SpaceCAL pode torná‑la a solução ideal para essas tarefas no futuro. Além disso, à medida que novas resinas, polímeros e compósitos metálicos surgem, esses dispositivos podem integrar os materiais aprimorados, criando impressões fortes e mais complexas em menos tempo.

Impressão Única

Outro benefício que o SpaceCAL oferece aos viajantes espaciais é a capacidade de criar usando um único passo de impressão. Muitos métodos atuais de impressão 3D exigem múltiplas etapas, o que aumenta os materiais, a complexidade, os custos e o peso dos dispositivos. A impressora SpaceCAL pode criar geometrías 3D intrincadas e personalizadas em um único passo de impressão, melhorando a eficiência e a segurança.

Impressões Mais Rápidas

O método de impressão SpaceCAL é muito rápido comparado aos métodos em camadas. Os resultados dos testes mostraram que os benchys impressos em 3D levaram apenas cerca de 20 segundos por impressão. Essa velocidade abre caminho para novos casos de uso desses dispositivos no futuro. Imagine um viajante espacial imprimindo rapidamente uma peça de energia, ferramenta ou outro item necessário sem atraso. Vale notar que essa abordagem é muito mais rápida que os métodos atuais, que podem levar horas para concluir uma única impressão complexa.

Liberdade de Design

Uma das maiores vantagens que esta pesquisa demonstrou é que impressoras 3D em microgravidade podem imprimir itens impossíveis na Terra. Esses ambientes de baixa gravidade melhoram o fluxo de material e permitem que engenheiros sejam mais criativos em seus projetos. Dessa forma, o futuro pode ver produtos manufaturados aditivamente em órbita tornando‑se elementos cruciais da vida cotidiana.

Casos de Uso para o SpaceCAL

Existem vários casos de uso imediatos para as impressoras SpaceCAL. Principalmente, elas são vistas como elementos cruciais para viagens de espaço profundo. Há até planos de usar esses dispositivos para ajudar na colonização da lua. Este último teste valida a pesquisa da equipe e demonstra o desempenho aprimorado que o método SpaceCAL oferece. No futuro, variações desses dispositivos poderão ser usadas para imprimir de tudo, desde peças até casas.

Necessidades Médicas

Um dos aspectos mais incríveis e de ficção científica do projeto SpaceCAL é sua capacidade de imprimir biomateriais. Imagine astronautas imprimindo órgãos, necessidades dentárias, enxertos de pele e até novas lentes. Os pesquisadores veem isso como o futuro eventual de sua criação. Eles imaginam um dia em que as impressoras SpaceCAL sejam usadas para criar órgãos que seriam impossíveis de imprimir na Terra. Esses órgãos poderiam ser usados por astronautas ou enviados de volta ao planeta para uso da população.

Pesquisadores

A pesquisa para este projeto incluiu uma equipe de estudantes da UC Berkeley e do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) liderada por Hayden Taylor. Os pesquisadores Dillon Balk, Jacob Gottesman, Skyler Chan, Sean Chu, Brian Chung, Ameera Elgonemy, Anthony Moody, Jake Nickel, Dylan Potter, Austin Portinause, Anusri Sreenath e Audrey Young também ajudaram a desenvolver e testar o conceito SpaceCAL.

O SpaceCAL conta com apoio do programa Flight Opportunities da NASA, da Berkeley Engineering e do Berkeley Space Center, atualmente em construção. Além disso, o projeto garantiu uma subvenção de US$ 1,4 milhão, que permitiu aos pesquisadores aprimorar seu dispositivo e os testes.

Empresas que Poderiam Aproveitar este Estudo para Aumentar a Receita

Vários fabricantes poderiam integrar a tecnologia de impressão SpaceCAL para oferecer novos produtos ou melhorar os existentes. Essas empresas já possuem forte posicionamento em seus respectivos mercados e a introdução de métodos de impressão SpaceCAL de alta velocidade e eficiência poderia melhorar significativamente suas ofertas.

Organovo Holdings

Organovo Holdings é uma empresa pioneira em impressão 3D biomédica. O objetivo da empresa é usar impressoras 3D para imitar órgãos e tecidos humanos, permitindo que pesquisadores estudem os efeitos de medicamentos, do meio ambiente e de outros fatores sem colocar pessoas em risco.

Organovo Holdings está sediada em San Diego e é pioneira no campo de impressão 3D de bio‑tecidos. Seus produtos permitem que pesquisadores estudem doenças, infecções e suas possíveis curas. A capacidade de imprimir tecido e material orgânico abre caminho para um futuro onde doadores não são necessários e procedimentos médicos de emergência podem ser realizados mais rapidamente, salvando milhões de vidas anualmente.

Organovo Holdings é uma adição forte ao seu portfólio. A empresa recentemente apresentou sua pesquisa na Digestive Disease Week (DDW2024) deste ano. O posicionamento da empresa como líder de mercado, somado à crescente demanda por serviços de impressão biomédica, posiciona a Organovo Holdings para sucesso futuro.

Proto Labs

PRLB Gráfico de preços

Proto Labs (PRLB ) entrou no mercado em 1999 e está sediada em Maple Plain, Minnesota. A empresa se especializa em impressões de curta tiragem e prototipagem. Oferece diversos serviços, incluindo manufatura aditiva de rápida entrega e moldagem por injeção. A rapidez de entrega e a flexibilidade da empresa ajudaram a garantir uma posição dominante em seu mercado.

A Proto Labs possui conhecimento que abrange uma vasta gama de indústrias. Especificamente, a empresa oferece produtos de consumo, dispositivos médicos e peças automotivas. O fabricante permite que engenheiros criem em softwares populares como CAD e, em seguida, enviem suas impressões para resultados rápidos. A Proto Labs devolve as impressões em dias, tornando‑se a solução principal para prototipagem.

A demanda pelos serviços da Proto Labs tem aumentado continuamente ao longo dos anos. A empresa atualmente tem uma capitalização de mercado de US$ 857,71 milhões. Se a Proto Labs integrar as tecnologias SpaceCAL em seu modelo de negócios, poderá oferecer prototipagem ainda mais rápida aos seus clientes. Também poderia reduzir os custos de impressão e eliminar a necessidade de muitas de suas impressoras atuais.

Futuro da Impressão 3D

O futuro da impressão 3D parece promissor. Houve muitos desenvolvimentos importantes na indústria nos últimos anos. As impressoras 3D mais avançadas atualmente utilizam lasers de baixa potência e podem imprimir múltiplos materiais usando um único dispositivo. Dessa forma, agora é possível imprimir dispositivos complexos e até mesmo elétricos em funcionamento.

Pesquisa em Espaço Profundo

A pesquisa em espaço profundo continua a impulsionar os esforços de P&D. Recentemente, corações impressos em 3D foram levados à Estação Espacial Internacional. O objetivo era observar os efeitos da radiação espacial nos órgãos. A pesquisa faz parte de uma missão maior que recebeu apoio da Brown University, da Johns Hopkins University e da NASA.

Interfaces Simples

Chatbots de IA baseados em Grandes Modelos de Linguagem são outro grande desenvolvimento que remodelará a experiência de impressão 3D. Essas interfaces permitem que as pessoas se comuniquem com computadores como se fossem humanos. Programas como o ChatGPT demonstraram o poder dessas ferramentas e como elas podem melhorar a eficiência, expandir capacidades e reduzir custos.

No futuro, a impressão 3D não exigirá muita habilidade técnica. A maioria dos dispositivos precisará apenas de instruções de texto ou voz para concluir tarefas complexas que aprenderam gradualmente ao longo de anos de dados e atualizações em seus modelos de IA. Quando se combina a perspectiva da tecnologia de impressão SpaceCAL com capacidades avançadas de IA, a tecnologia parece ter potencial ilimitado.

Impressoras de Alta Eficiência

Recentemente, pesquisadores criaram um novo método de impressão a laser duplo que reduz custos e desperdícios. Esse método converteu um dos lasers femtossegundo habituais em uma unidade de menor potência. A equipe então introduziu uma nova fórmula computacional que lhes permitiu determinar um ajuste ótimo entre os lasers. Os resultados são semelhantes aos dos lasers femtossegundo duplos originais.

A nova abordagem utilizou uma alternativa de laser muito mais barata, o que reduziu os custos de forma significativa. Além disso, essa atualização pode ser adaptada para se adequar à maioria das impressoras 3D a laser atualmente em uso no setor de manufatura com esforço mínimo. Dessa forma, essa atualização pode ajudar a reduzir os custos de impressão 3D globalmente e abrir caminho para dispositivos ainda mais acessíveis em breve.

Outro Teste Bem‑Sucedido

Esta última rodada de testes destaca a rapidez com que a equipe avançou em sua missão. Você pode esperar ouvir mais sobre este projeto à medida que os engenheiros buscam imprimir dispositivos complexos durante viagens espaciais. Por enquanto, os esforços pioneiros desta equipe inovadora em impressão em microgravidade podem melhorar a vida de bilhões de pessoas um dia.

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