Estruturas de tensegridade: Impressão 3D que muda de forma

Robótica

Tensegridade: Impressão 3D que muda de forma depois de pronta

O objeto inteiro, incluindo os fios, é construído em uma impressora 3D. [Imagem: Rob Felt]

Tensegridade

Tensegridade: este é o fenômeno que engenheiros exploraram para criar objetos muito compactos, mas que se expandem dramaticamente sob comando.

Esses objetos, criados por impressão 3D, poderão ser usados em aplicações que vão das missões espaciais a novos esquipamentos médicos mais eficientes.

A tensegridade, uma junção dos termos integridade tensional, é a designação dada ao padrão que pode resultar de uma relação de mútuo incremento entre forças contrárias, como tração e compressão.

"As estruturas de distorção são extremamente leves e, ao mesmo tempo, são muito fortes. Essa é a razão pela qual há muito interesse hoje em pesquisar o uso de estruturas de tensegridade para a exploração do espaço. O objetivo é encontrar uma maneira de lançar um objeto grande que inicialmente ocupe pouco espaço," explicou o brasileiro Gláucio Paulino, formado pela UnB e atualmente professor do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos EUA.

A tensegridade controlada foi obtida em um sistema estrutural de bastões flutuantes em compressão e cabos sob tensão. Eles foram impressos usando polímeros com memória de forma, que tendem a retornar ao seu formato original sob aquecimento.

Para permitir que os bastões sejam mantidos planos temporariamente, eles foram fabricados ocos com uma abertura estreita que percorre o comprimento do tubo. Cada barra possui um ponto de fixação em cada extremidade para se conectar a uma rede de cabos elásticos, que também são feitos com a impressora 3D.

Desdobramento sequencial

Um elemento chave para construir objetos impressos tridimensionalmente capazes de se transformar em estruturas de tensegridade está em controlar a taxa e a sequência de expansão de cada elemento. Os polímeros com memória de forma permitem ajustar a rapidez com que cada suporte se expande por meio do ajuste da temperatura em que ocorrerá a expansão. Isso permite que as estruturas sejam projetadas com barras que se expandem sequencialmente.

O que inicialmente parece ser um emaranhado se transforma no objeto final por um processo sequencial de automontagem dependente da temperatura. [Imagem: Ke Liu et al. - 10.1038/s41598-017-03412-6]

"Para estruturas maiores e mais complicadas, se você não controlar a sequência em que esses bastões se expandem, ele se enrolam e você tem uma bagunça," disse Gláucio. "Controlando a temperatura na qual cada viga se expande podemos ter um desdobramento em fase e evitar esse emaranhamento".

Uma das ideias é construir antenas que fiquem comprimidas para serem acomodadas no foguete, e depois se abram em sua dimensão total já no espaço usando apenas o calor do Sol. Outra possibilidade está em encontrar materiais biocompatíveis que possam ser usados para fabricar equipamentos médicos, incluindo stents que se abram para desentupir veias.

Redação do Site Inovação Tecnológica -  04/07/2017

Bibliografia:

Programmable Deployment of Tensegrity Structures by Stimulus-Responsive Polymers
Ke Liu, Jiangtao Wu, Glaucio H. Paulino, H. Jerry Qi
Nature Scientific Reports
Vol.: 7, Article number: 3511
DOI: 10.1038/s41598-017-03412-6