Os fabricantes de dispositivos médicos inteligentes, robôs inteligentes e outros produtos com sensores inteligentes poderiam simplificar o seu design e fabricação com um método de patente pendente da Universidade Purdue que combina polimento piezoeléctrico de filamento e impressão 3D num único processo.
Os materiais sensores tradicionais têm propriedades piezoeléctricas mas não são adequados para a impressão 3D. O filamento de difluoreto de polivinilideno (PVDF) usado na impressão 3D tem fracas propriedades piezoeléctricas. Como resultado, o polimento eléctrico deve ser realizado numa fase de pós-processamento, aumentando o tempo e o custo.
Uma equipa do Purdue Polytechnic Institute desenvolveu o processo de fabrico de aditivos eléctricos com polimento assistido (EPAM), que combina a impressão 3D e o polimento eléctrico. Isto resulta no alinhamento de dipolos no filamento PVDF durante a impressão, dando às peças impressas em 3D fortes capacidades sensoriais e formas personalizadas, poupando tempo e dinheiro.
“Durante o processo EPAM, esticar a haste PVdF fundida rearranja os fios amorfos no plano do filme, e o campo eléctrico aplicado alinha os dipolos na mesma direcção”, disse Nawrocki. “O processo EPAM pode imprimir estruturas PVdF de forma livre e induzir a formação da fase β, que é a principal responsável pela resposta piezoeléctrica”.
Em colaboração com José M. Garcia-Bravo e Brittany Newell, e o estudante de doutoramento Jinsheng Fan, eles imprimiram com sucesso sensores de força PVdF usando uma impressora 3D de modelagem de deposição fundida e uma estrutura de polimento elétrico corona.
“A actividade piezoeléctrica, medida em picocoulombs por newton, ou pC/N, foi calculada com base na tensão de saída piezoeléctrica”, disse Nawrocki. “A actividade piezoeléctrica média dos filmes PVdF impressos em EPAM foi de 47,76 pC/N, ou cerca de cinco vezes superior aos filmes não impressos em 3D, a 9,0 pC/N. A actividade piezoeléctrica dos filmes de PVdF não impressos em 3D indicava que a impressão 3D na ausência de um campo eléctrico não resultava num alinhamento dipolo”.
Saiba mais sobre a Universidade Purdue em purdue.edu.