A impressão 4D (quatro dimensões) foi lançada em 2013, surgindo a partir da impressão 3D, acrescentando às dimensões altura, profundidade e largura, uma outra dimensão: o tempo. Isto permite imprimir “objetos tridimensionais inteligentes”, ou seja, objetos que, com o tempo e mediante estímulos externos, como a temperatura, luz, pH ou outros, mudam de forma.
A Universidade de Coimbra encontrou agora uma forma de tornar a impressão 4D mais sustentável e ecológica. Como? Através de celulose produzida por bactérias não patogénicas.
O projeto foi liderado pela investigadora Ana Paula Piedade, docente da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), contando com a colaboração do Instituto Politécnico da Leiria (IPL).
O projeto foi financiado em 250 mil euros, pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) e por fundos europeus (COMPETE 2020).
A equipa de Microbiologia Ambiental da universidade de Coimbra que integra o projeto começou por identificar um conjunto de bactérias e selecionar as que demonstraram ter mais capacidade para a função, ou seja, as que possuem genes para a produção de celulose.
“As celuloses obtidas foram misturadas com polímeros dissimilares (com propriedades diferentes de cada uma das celuloses) e, a partir daí, produzimos os biocompósitos e desenvolvemos os filamentos adequados à impressão 4D”, descreve a investigadora do CEMMPRE – Centre for Mechanical Engineering, Materials and Processes – da FCTUC.
Maior desafio? A reversabilidade do material
De acordo com os investigadores, um dos maiores desafios enfrentados foi conseguir a “reversibilidade do material, ou seja, garantir que o mesmo material que assume diferentes formas mediante os estímulos externos é capaz de, por si mesmo, voltar ao formato original. A tecnologia 4D permite que o material se transforme e regresse depois à forma inicial”, declara a cientista Ana Paula Piedade.
A Universidade de Coimbra refere que, superados os vários obstáculos e desafios, “foram impressos com sucesso diferentes tipos de objetos, abrindo portas a uma vasta gama de aplicações”. Por exemplo, produzir “dispositivos que possam atuar em locais onde não há eletricidade, dispositivos capazes de mudar de forma consoante a solicitação mecânica que têm, roupas inteligentes para atletas de alta competição, que regulam a transpiração em função da temperatura ambiente, dispositivos biomédicos, enfim, há um ‘mundo de possibilidades’”, aponta a líder do projeto.
Explicam os investigadores que o projeto abre portas a um sem número de aplicações, desde a medicina até aos transportes e setor têxtil.
A tecnologia agora desenvolvida tem a vantagem de ser sustentável e de baixo custo, “porque as bactérias apenas necessitam de ‘comida’ (que pode ser, por exemplo, resíduos alimentares) para produzirem celulose”, afirmam estes especialistas. A tecnologia desenvolvida pela Universidade de Coimbra acrescenta ainda o facto de ser amiga do ambiente: “97% do material usado fica na própria peça que é impressa, ou seja, o resíduo produzido é mínimo e, mesmo assim, esse resíduo pode ser usado para a produção de mais filamentos”, indica Ana Paula Piedade que salienta o facto de, quer o material compósito, quer a celulose serem biodegradáveis e biocompostáveis.
A fase seguinte da investigação vai centrar-se no desenho de estruturas para aplicações específicas, designadamente na conceção de dispositivos que possam tirar vantagem deste efeito 4D.