Impressora 3D e a Quarta Revolução Industrial

As impressoras 3D estão revolucionando o modelo de fabricação no mundo. Desde objetos simples de decoração até órgãos e casas, essas belezinhas estão fazendo a diferença na vida do ser humano. Atualmente, estamos no processo da Quarta Revolução Industrial e as impressoras 3D também estão sentindo os impactos desse processo.

QUARTA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL
Realidade virtual, inteligência artificial, realidade aumentada, robôs, hologramas, Big Data, algoritmos, nuvem, impressoras 3D, óculos de imersão virtual, internet das coisas, inteligência cognitiva, Siri, Watson, etc. São várias e surpreendentes as novas tecnologias inventadas atualmente.

Isso tudo é a Quarta Revolução Industrial. O tempo da máquina a vapor já se passou faz tempo, agora são os robôs com inteligência cognitiva virando atendentes em lojas que farão a diferença brutal em nosso dia-a-dia. Anos atrás, as impressoras 3D conseguiram ajudar pássaros que perderam o bico a terem um bico novo. Hoje, elas constroem casas e pontes.
A Quarta Revolução Industrial é a convergência das tecnologias digitais, físicas e biológicas. O Big Data uniu-se às redes sociais, que se uniram aos algoritmos, que se uniram à inteligência artificial, que se uniu ao seu smartphone – e ao smartphone de várias outras pessoas.

Fora os avanços da neurociência por conta das tecnologias de varredura e da engenharia genética. Ambas estão crescendo graças ao avanço da tecnologia. Assim, a ciência se uniu à tecnologia e isso tudo está prestes a chegar no nosso cotidiano.
Na medicina, a impressão 3D assume um papel muito mais sério do que na gastronomia.

As principais ideias para as impressoras são de substituição de órgãos funcionais, entretanto, isso ainda fica para o futuro. A empresa brasileira BioArchitetcs afirma que ainda vai demorar quase 10 anos para órgãos como o coração serem impressos e substituídos em cirurgias. Enquanto essa futuro não chega, as impressoras estão sendo utilizadas para projetar cirurgias, substituir cadáveres nas aulas de anatomia e criar pele para transplante de pacientes que sofreram graves queimaduras ou para impressas de cosméticos que não querem mais utilizar testes em animais.

VEÍCULOS
Apresentador do programa de televisão americano The Tonight Show, Jay Leno é fã de carros antigos. Em sua garagem, são mais de cem. Mas o hobby tinha um empecilho: peças antigas são raras, quando não inexistentes. Então, Leno resolveu imprimir partes de seu Stanley Steamer 1909, um calhambeque movido a vapor. Isso aí, imprimir. Ressuscitou o carro com uma impressora 3D. Não à toa, o setor automotivo é dos que mais investem na tecnologia, diz Luiz Fernando Dompieri, diretor-geral da fabricante de protótipos 3D Robtec. E as impressoras não vão só dar vida a clássicos, como um Jurassic Park automobilístico. Em 2011, o Urbee foi lançado como o “primeiro automóvel impresso em 3D” – embora só a carroceria tenha sido feita assim. É o mesmo caso do Areion, carro de corrida feito por um grupo de estudantes de engenharia belgas. Ele tem velocidade máxima de 140 km/h. Nada mal. “Tentaremos fazer um carro por ano, mas não há planos para uma escala industrial”, diz Joris Aerts, chefe da Formula Group T, a equipe do Areion, que corre em competições universitárias.

CASAS
Quando era pequeno, assim como tantas outras crianças de tantas gerações, o italiano Enrico Dini construía castelos de areia. Em 2007, já adulto, criou uma megaimpressora 3D que usa areia e uma cola à base de magnésio para fazer casas. Não há nada de concreto, aço ou metal na obra. A D-Shape monta estruturas de até 6 metros por 6 metros, e a construção demora até quatro vezes menos tempo do que pelo método tradicional. No futuro, Dini pretende construir abrigos para sobreviventes de catástrofes e casas populares para população de baixa renda. Mas sua pretensão vai muito mais longe. Ele quer fazer casas na Lua e ajudar a concluir as obras da basílica da Sagrada Família, em Barcelona.

COMIDA
Pois é, já dá para imprimir até comida. Bem, quase. O projeto Cornucópia, criado pelo designer brasileiro Marcelo Coelho e o engenheiro israelense Amit Zoran, é composto por uma impressora 3D de alimentos, um braço robótico para prepará-los e um mixer. O maior trabalho é colocar a comida nos 12 compartimentos da impressora. Depois, basta especificar as calorias a serem ingeridas e se é preciso misturar, aquecer ou resfriar. O equipamento, então, usa as cápsulas dos ingredientes para moldar e preparar a comida, como um reles cartucho de impressora comum. “Por enquanto, só consegui imprimir bombons de chocolate, nozes e avelãs. Mas imagino que, no futuro, será possível imprimir feijoada”, acredita Coelho. Além disso tudo, a Cornucópia pode ser operada a distância. Saia do trabalho e imprima o jantar. Ao chegar em casa, ele estará pronto.

ROUPAS
Em 2011, os vestidos 3D da holandesa Iris van Herpen figuraram entre as 50 melhores invenções da revista americana Time. Em vez de prancheta e tesoura, ela usou computador e impressora para criar roupas, sapatos e acessórios. Outra iniciativa vem do estúdio de moda americano Continuum Fashion. Ele vende peças como o biquíni N12, feito de náilon e sem um único ponto de costura – característica dessa possível nova moda 3D, já que a tecnologia permite a impressão por inteiro da peça. Já a linha de sapatos Strvct, da mesma loja, é impressa em borracha texturizada, com revestimento de couro. “Designers de moda gostam de náilon porque é leve e barato. Mas materiais como vidro, acrílico e cerâmica já estão sendo usados”, diz a estilista da Continuum, Jenna Fizel. A ideia é que, pela internet, o cliente possa escolher cor, tamanho e modelo que pretende levar para casa.

MEMBROS
Com dois meses de vida, Emma LaVelle foi diagnosticada como portadora de artrogripose múltipla congênita, síndrome que provoca a atrofia das articulações e compromete os movimentos. Em outras palavras, ela não conseguia levantar os braços. Paciente do hospital pediátrico Alfred I. duPont, em Wilmington, Estados Unidos, ela tinha de usar uma pesada armadura que a obrigava a andar como um androide. Foi então que dois pesquisadores do hospital, Whitney Sample e Tariq Rahman, desenvolveram o Wrex. Trata-se de um exoesqueleto robótico customizado, feito de plástico. Um “braço mágico”, como a própria Emma chama. Mais simples, mais barato. Quando ela, hoje com dois anos, cresce ou quebra alguma peça, é só imprimir uma nova. “Hoje em dia, tudo o que você imaginar pode ser impresso em 3D. No campo das próteses ortopédicas, então, as possibilidades são infinitas”, diz Sample.

ÓRGÃOS
Dar fim às filas de transplante. Eis o sonho de Anthony Atala, da Universidade Wake Forest, na Carolina do Norte, EUA. Para isso, ele recriou em laboratório a bexiga de sete voluntários, portadores de um grave defeito congênito. Atala usou células das próprias bexigas dos pacientes, injetou-as em um molde biodegradável feito em uma impressora 3D e os implantou de volta nas pessoas. Funcionou. Agora, ele quer imprimir um rim. A parte de fora do órgão já está pronta – falta a de dentro, que é mais complexa, pois engloba diferentes tipos de células e tecidos. No futuro, Atala pretende produzir rins sob medida para pacientes de hemodiálise. “Quero reciclar rins novos a partir dos órgãos de doadores compatíveis”, diz. Mas será que a técnica não pode turbinar o mercado negro de órgãos? Atala acha que não. “A bioimpressão é uma ciência complexa que requer equipamento caro e sofisticado. Não é o tipo de coisa que possa ser repetida em casa”.

PRÓTESES
A equipe médica da Universidade Biomédica de Hasselt, Bélgica, implantou uma mandíbula artificial em uma paciente de 83 anos. Ela voltou a respirar, falar e mastigar apenas um dia depois do implante. Feita sob medida, a mandíbula de titânio pesa 107 gramas (37 gramas a mais que a natural). “Em uma reconstrução normal, ela ficaria internada por dez dias, pois é mais complexo. Com o 3D, deixou o hospital em três”, diz Jules Poukens, chefe do time. Além disso, o risco de rejeição é quase nulo. “O titânio tem boa biocompatibilidade. É o material geralmente usado em implantes de quadril”, explica. A mandíbula artificial está orçada em quase R$ 24 mil na Bélgica.

OSSOS
Se depender da química Susmita Bose, da Universidade Estadual de Washington, nos EUA, a bota de gesso, que já foi muito popular entre esportistas mirins, vai virar peça de museu. Dentro de dez anos, um osso artificial sob medida segurará as pontas enquanto o natural se recupera da fratura. A técnica já foi testada em ratos e coelhos e os resultados foram promissores. A princípio, Bose usou fosfato de cálcio, mas logo reforçou o material com silício e zinco, o que duplicou a resistência do osso de laboratório. Mas como isso vai funcionar na prática? Quando a pessoa der entrada no hospital, o médico providenciará uma tomografia da área lesionada, criará um arquivo com o molde a ser impresso e, em seguida, imprimirá um osso provisório. Quando ele for colocado junto com o osso natural, a tendência é que o artificial funcione como uma prótese, o que ajuda o osso original a se recuperar. “O osso biológico tende a funcionar melhor em áreas do corpo humano que suportam pouca carga”, explica Bose. Quando o osso biológico se recuperar da lesão, o indivíduo não vai precisar mais voltar ao ortopedista para tirar o gesso. O osso artificial vai se dissolver sozinho, sem deixar vestígios ou provocar danos ao organismo.

REMÉDIOS
“E se, em vez de objetos, imprimíssemos moléculas?” Essa é a pergunta que veio à mente do químico Lee Cronin, da Universidade de Glasgow, Escócia, durante conferência sobre o uso do 3D na arquitetura. Logo, ele bolou um jeito de aplicar a tecnologia na criação de remédios. Quando acordar de ressaca, planeja Cronin, em ver de ir à farmácia comprar um analgésico, basta imprimi-lo – em casa. Em pouco tempo, ele desenvolveu o chemputer, em que moléculas de carbono, hidrogênio e oxigênio fazem as vezes de tinta da impressora. Em 2012, ele começou com medicamentos relativamente simples, como o anti-inflamatório ibuprofeno, que ainda está em fase de testes. Bem-humorado, Cronin admite que o conceito de impressão 3D de remédios continua no estágio da ficção-científica, mas já vislumbra possibilidades humanitárias, como a impressão e distribuição de remédios em áreas de conflito militar ou em cidades ameaçadas por epidemias. Mas, e se, no futuro, mentes inescrupulosas resolverem fabricar drogas em casa? Para Cronin, criminosos não precisam de impressoras 3D para falsificar remédios e produzir drogas. “Se alguém quiser, já pode fazer drogas em sua casa usando produtos químicos”.

TECIDOS DO CORPO
Bioimpressão. Esse é o nome dado à técnica de impressão 3D que reproduz partes do corpo, como veias, cartilagens e pele. Graças a ela, será possível, em alguns anos, imprimir tubos que serão usados como artérias em cirurgias de ponte de safena, cartilagens fabricadas sob encomenda para recompor articulações de um joelho lesionado ou enxertos de pele para recuperar vítimas de queimaduras. “A impressão 3D já provou seu valor ao recriar uma variedade de tecidos anatomicamente idênticos aos naturais”, diz Michael Renard, vice-presidente da Organovo, empresa responsável pela criação da primeira bioimpressora 3D, em 2010. “Em pouco tempo, esses tecidos vivos funcionais poderão fazer a diferença no estudo de patologias ainda pouco conhecidas e, principalmente, na avaliação da eficácia e segurança de drogas ainda em fase de testes”, prevê. A tendência é que a bioimpressão decrete o fim da utilização de ratos, coelhos e outros bichos na pesquisa clínica.

VACINAS
“Tudo o que eu previ aconteceu”. A frase é do geneticista americano Craig Venter. Considerado o pai do projeto Genoma, ele sequenciou o código genético humano e comandou o experimento que criou, pela primeira vez, uma célula viva e sintética, em 2010. Vida de laboratório. Agora, ele prevê a criação de uma impressora capaz de produzir vacinas. Já imaginou? Em época de campanha de vacinação, você acessa o site do Ministério da Saúde, faz login e baixa uma vacina para gripe, pólio ou hepatite B. Na teoria, tudo parece fácil e revolucionário. Mas, na prática, o método precisa ser seguro e eficaz. Caso contrário, um equívoco qualquer pode causar estragos bem maiores do que um HD danificado. “Será necessária uma legislação limitando a utilização deste tipo de equipamento para determinados usos. Cabe até aos fabricantes impor limites via software ou hardware”, diz Rodrigo Krug, diretor da fabricante de impressoras 3D Cliever.

ETAPAS DE UMA IMPRESSÃO 3D PADRÃO

1 – Modelo – Antes de fabricar um objeto, é preciso ter um modelo digital. Você pode desenhar o objeto em três dimensões, com um programa que divide o desenho em milhares de camadas de até 0,1 mm cada. Em vez de tinta, a impressora usa materiais como plástico, borracha ou resina, e é abastecida por carretéis da parte exterior da máquina.

2 – Material – O bico extrusor, então, aplica uma fina camada da matéria-prima derretida sobre uma plataforma no interior da impressora. Ela logo endurece e forma a base do objeto. A plataforma, móvel, se move para baixo. O cartucho, então, aplica uma nova camada sobre a primeira e assim sucessivamente.

3 – Objeto – O processo de sobreposição de camadas se repete até o objeto ficar pronto. A impressão 3D pode levar de poucos minutos a algumas horas, de acordo com o tamanho e a complexidade do produto. Depois de impresso, o objeto passa por uma fase de polimento, que inclui remoção da base e retirada de rebarbas.