A onda da impressão 3D, ou fabricação aditiva, já chegou aos telescópios. E chegou em grande estilo, equipando o gigantesco telescópio VLT, no Chile.
A técnica de impressão 3D abre novas oportunidades na fabricação de peças complexas feitas sob medida, o que era essencial para fabricar uma peça exclusiva, para ser inserida entre vários outros instrumentos do telescópio.
A peça é a parte estrutural de um novo braço de sensores que foi instalado no telescópio para trabalhar em uníssono com o instrumento MUSE, um espectrógrafo de segunda geração, que dará ao telescópio uma resolução espacial sem precedentes.
O braço de sensores é uma estrutura metálica que é utilizada para segurar três espelhos planos, os quais dirigem os raios de luz para os sensores que controlam os sistemas de óptica ativa, sendo ainda utilizados para guiar o telescópio durante as observações.
A peça especial também abrirá espaço para inserção do novo módulo de óptica adaptativa do VLT, que será instalado em 2015.
Todo esse upgrade está sendo possível graças à tecnologia de fabricação aditiva, que gerou o complicado molde da peça.
Impressão 3D de moldes
O componente foi criado usando uma técnica chamada microfusão ou de cera perdida, uma técnica utilizada tradicionalmente para fabricar componentes com formas muito complexas como, por exemplo, pás para motores de turbinas a gás.
Depois que o modelo é gerado em computador e tem suas propriedades mecânicas simuladas e aprovadas, ele é impresso usando polimetil-metacrilato, um termoplástico rígido, transparente e incolor, mais conhecido como vidro acrílico.
A seguir, cria-se um molde a partir desse modelo plástico infiltrado pela cera, o que gera um negativo da forma original. O padrão é depois coberto com cerâmica à prova de calor.
Durante o processo, a cerâmica é tratada e endurecida e o padrão de cera infiltrado derrete e evapora no interior do novo molde de cerâmica, deixando um molde perfeito onde o metal da peça final é vertido.
O braço de sensores que se encontrava anteriormente em funcionamento tinha sido fabricado em berílio, um metal leve com todas as características necessárias à peça. No entanto, o berílio é altamente tóxico, não podendo ser manuseado ou modificado com segurança depois que a peça é instalada.
Por isso, optou-se em usar alumínio de alta qualidade para fabricar este substituto.
Fabricação aditiva
A tecnologia de impressão 3D é um processo conhecido como fabricação aditiva, em referência aos processos tradicionais de fabricação subtrativa, onde fresadoras e tornos mecânicos desbastam um bloco inicial até atingir a forma final da peça.
A fabricação subtrativa gera quantidades enormes de rejeitos, materiais que são perdidos, o que aumenta o custo de fabricação, além de ser mais demorada.
Os processos aditivos evitam este desperdício de materiais ao fabricar a peça desejada camada por camada até ser atingida a forma final.
A impressão 3D, ou mais especificamente a impressão 3D de moldes, permite criar geometrias internas complexas que, de outro modo, seriam impossíveis de conseguir.
A fabricação de moldes é uma das etapas mais caras e complexas dentre todos os processos industriais - mais caro ainda em casos como este, quando ele será usado uma única vez, para fabricar uma única peça.
