História das Impressoras 3D
Faça uma viagem na evolução da tecnologia!

A história das Impressoras 3D é mais extensa do que muita gente pensa! No conteúdo de hoje, você confere um pouquinho de toda a evolução dessas máquinas para chegarmos até a tecnologia que conhecemos atualmente. Vem com a gente nessa? 

Elas ganharam muita popularidade por volta de 2009 com o modelo FDM (Fused Deposition Modeling) e, por algum tempo, pensou-se que essa era a primeira e única tecnologia disponível. No entanto, ela não foi a pioneira e as primeiras ideias e tentativas foram registradas anteriormente, por volta de 1980. 

Vamos voltar no tempo e conhecer a história das impressoras 3D. 

1981 – 1984: As primeiras ideias

Primeiramente, é preciso viajar um pouco na história! Tudo começa em 1981 no Instituto de Pesquisa Industrial do Município de Nagoya, Japão, onde Hideo Kodama inventou dois métodos de manufatura aditiva (camada por camada) para produção de modelos plásticos. A tecnologia era uma antecessora da SLA (Stereolithography) e usava luz UV para curar resinas fotossensíveis, porém, ela não foi finalizada a tempo e Hideo perdeu o apoio para continuar o desenvolvimento. 

Alguns anos depois, em 1984, na França, Alain Le Méhauté e Oliver de Witte, que trabalhavam na  Alcatel-Alsthom, tentaram desenvolver um apetrecho que combinasse formas geométricas complexas com tecnologias de lasers e materiais fotossensíveis, para trazer o digital para o real. A ideia foi compartilhada com Jean Claude André, que trabalhava no Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica (CNRS) e mostrava interesse no projeto. No entanto, a CNRS não aprovou o seu desenvolvimento, alegando que o dispositivo não teria muitas áreas de aplicação. Assim, o trio foi forçado a abandonar o projeto por falta de recursos.

1984 – 1988: A invenção da Estereolitografia

Ainda em 1984, Charles “Chuck” Hull , que trabalhava em uma empresa de lâmpadas UV, sugeriu à empresa usá-las para outra finalidade: curar resina fotossensível para criar novos produtos. 

Com o apoio da empresa, Chuck começou a desenvolver seu projeto em um pequeno laboratório, pouco tempo após o time francês lançar sua patente, Hull registra a sua própria, com o nome de estereolitografia. Aqui a história das impressoras 3D toma um rumo!

A patente foi concedida em 1986 e, no mesmo ano, Charles inaugurou a própria empresa em Valencia, Califórnia, a 3D Systems. Em 1988, lançaram a primeira impressora 3D, a SLA-1 e, desde então, a 3D Systems vem crescendo e contribuindo para o desenvolvimento de novas tecnologias. 

Curiosidade!

Você sabia que a SLA-1 pode ser vista pessoalmente nos dias de hoje? É isso mesmo! Ela está exposta no “China 3D Printing Cultural Museum”! Localizado em Shangai, o Museu ocupa cerca de 5000m² e conta com diversos artefatos da Impressão 3D! 

1988-1989: A era da inovação na história das impressoras 3D 

A patente de Charles foi o marco inicial para a indústria da impressora 3D e impulsionou o surgimento de novas tecnologias além da SLA. 

                                   

                                 Dr. Joe Beaman e Carl Deckard, 1989. Engrenagem impressa na  “Betsy” em 1988. Fonte: Museu Bullock. 

No mesmo ano do lançamento da SLA-1 de Charles, em 1988, outra tecnologia apareceu. Chamada de Sinterização Seletiva a Laser (SLS), foi criada por um recém formado na Universidade do Texas, chamado Carl Deckard. A máquina de Deckard era chamada de “Betsy” e conseguia criar somente blocos de plástico simples, seu propósito era somente testar a tecnologia, portanto, detalhes e qualidade de impressão eram irrelevantes. Posteriormente, foi comprada pela 3D Systems. 

A tecnologia das impressoras de Modelagem por Fusão e Deposição (FDM), apesar de ser mais robusta e conhecida nos dias de hoje, veio a surgir depois da SLA e SLS. Foi em 1989 que  S. Scott Crump desenvolveu a primeira impressora de FDM, que veio a ser comercializada por sua empresa em Minnesota, a Stratasys, com o intuito de tornar a tecnologia acessível para hobbies. 

Principais Evoluções na década de 80

Em resumo:  

• 1980: Primeira patente de prototipagem rápida criada pelo Dr Hideo Kodama 
• 1984: Stereolitografia criada e abandonada pelo time Francês
• 1986: Stereolitografia criada e patenteada por Charles Hull 
• 1988: Primeira impressora 3D SLA, a SLA-1
• 1988: Primeira impressora 3D SLS, criada Carl Deckard e comprada pela 3D System
• 1989: Primeira impressora 3D FDM, criada por S. Scott Crump pela Stratasys. 
• 1990:  A ascensão das impressoras 3D e softwares de CAD

Nesse momento da história das impressoras 3D, é importante notar que após esta década de ideias e criações, as impressoras começaram a ser  aperfeiçoadas e os softwares de modelagem 3D a serem desenvolvidos. 

Na Europa, em 1989, foi fundada a EOS GmbH e criado o primeiro sistema EOS “Stereos” para prototipagem industrial e produção de impressoras 3D. Foram pioneiros na tecnologia DMLS (Direct Metal Laser Sintering) e hoje é reconhecida mundialmente pela qualidade de suas impressoras 3D SLS (Selective Laser Sintering) para metais e plásticos. 

No ano de 1993, presenciamos a fundação da Sanders Prototype inc, por Royden C. Sanders. Foram pioneiros na tecnologia de impressão em alta resolução de objetos tridimensionais em cera desenhados em softwares de CAD (Computer Aided-Design), esta impressora desktop era chamada Model Maker. Em 2000, a empresa mudou o nome para Solidscape. 

Z Printing – O eixo Z

Um ano após o surgimento da Solidscape, a Z Corporation ou Z Corp. foi fundada pelos universitários Marina Hatsopoulos, Walter Bornhorst, James Bredt e Tim Anderson, baseados em uma tecnologia desenvolvida na MIT (Massachusetts Institute of Technology), sob a direção do professor Ely Sachs. Esta tecnologia, desenvolvida em 1994,  chamada Z Printing, relaciona os eixos que conhecemos hoje como eixos X, Y e Z, onde um bico extrusor se movimenta sobre um leito de pó e deposita seletivamente um líquido que liga as partículas de pó no formato específico da camada a ser impressa, feito isso, em seguida, uma nova camada de pó é depositada e o processo se repete, concluindo. Essa tecnologia é chamada de MJP (Mult-jet Printing). Sua patente veio a ter licença exclusiva pela MIT em 1995. 

O fim desta década foi marcante na história das impressoras 3D e na medicina, pois 1999 foi o ano do primeiro “órgão” impresso implantado em seres humanos. Em parceria com 400 cientistas, o dr Anthony Atala da Wake Forest Institute for Regenerative Medicine imprimiu blocos biocompatíveis que foram submetidos a um banho com as células do próprio paciente e posteriormente implantados, tendo chance quase nula de rejeição, Dessa maneira, a partir deste acontecimento, as bio-impressoras ganharam força em estudos e desenvolvimento. 

Principais evoluções na década de 90

Em resumo: 

• 1990: Primeiro sistema EOS Stereo
• 1992: Registro da patente da FDM da Stratasys 
• 1993: Fundação da Solidscape 
• 1995: Z Corp. obtém licença exclusiva da MIT 
• 1999: Bioimpressoras começam a surgir no mercado
• 2000: As impressoras ganham fama! 

O bioengenheiro Thomas Boland da Universidade de Cemson começou a desenvolver, em 2000, bioimpressoras e biotintas para construir formas diversas em 3D. Neste ano, os primeiros protótipos de rins impressos foram desenvolvidos, porém viriam a ser implantados com sucesso somente após 13 anos. 

 

O ano de 2004 foi o início do projeto RepRap, cujo intuito era de uma impressora 3D se replicar, ou seja, imprimir uma impressora 3D. Sendo assim, este movimento impulsionou a procura e fama das impressoras FDM desktop no mercado popular. 

Até então, não existia tecnologia para imprimir em várias cores e, se imprimiam, apresentavam qualidade ruim. Foi em 2005 que a ZCorp lançou a primeira impressora de alta definição que imprimia em multi-cores, a Spectrum Z510. 

Voltando a indústria da medicina, em 2007 a primeira empresa de bioimpressoras foi fundada, a Organovo. Capaz de imprimir amostras de tecidos do fígado, por exemplo, para testes de medicamentos e pesquisas, a empresa espera conseguir desenvolver um fígado inteiro e funcional. 

A primeira prótese impressa

Em 2008, a medicina se viu na mídia novamente, devido a uma nova conquista: a primeira prótese de perna impressa em 3D. Sendo assim, percebemos a evolução presente quando pensamos que hoje, 12 anos depois, já combinamos as tecnologias de Scanners 3D e impressoras 3D para baratear próteses e órteses customizadas para o paciente, além de otimizar tempo em sua confecção. 

Finalizando esta década de destaques, o ano de 2009 foi marcado pelo acesso facilitado desta tecnologia para todos, a começar pela queda da patente das impressoras FDM em domínio público, abrindo portas para uma onda de inovações e na queda do preço das impressoras desta categoria. Neste mesmo ano foi criado a Sculpteo, uma das pioneiras no serviço online de impressão 3D, o que ampliou ainda mais o acesso a esta tecnologia. 

Em resumo, essa foi a evolução na história das impressoras 3D a partir dos anos 2000:

• 2000: Criação de um rim funcional impresso em 3D
• 2004: Início do projeto Reprap 
• 2005: Lançamento da Spectrum Z510 pela Z Corp
• 2008: Primeira prótese de perna impressa em 3D 
• 2009: Patente FDM cai em domínio público e criação da Sculpteo
• 2010: Inovação e Visão

A impressão 3D revolucionando diferentes setores. 

Essa década começou com nada menos que o primeiro carro impresso em 3D, o Urbee, um híbrido de três rodas movido a energia e a gás, seu corpo é totalmente impresso com capacidade de comportar duas pessoas podendo chegar a 150 mpg (1.6L/100km) na estrada e cidade. O Urbee surgiu da colaboração entre a Kor Ecologic, que desenhou o veículo, e a Stratasys, responsável pela impressão em FDM. 

No ano seguinte, em 2011, um grupo de estudantes liderado pelo aluno Jeff Lipton e orientados pelo professor Hod Lipson, da Universidade de Cornell, começaram a testar um projeto que deu início em 2005, onde o objetivo era criar versões “faça você mesmo” da impressora 3D para customizar objetos em casa, optaram por começar pelo ramo alimentício. Conseguiram desenvolver uma impressora 3D, cujos insumos seriam comidas cruas de consistência líquida em seringas extrusoras como, por exemplo, chocolate líquido.

  Novamente a área médica ganhou destaque, em 2012, a primeira mandíbula biocompatível e impressa em 3D foi implantada em uma mulher de 83 anos de idade. O planejamento da cirurgia e as pesquisas atreladas ao caso foram realizadas na Biomedical Research Institute na Universidade de Hasselt na Bélgica. A mandíbula foi impressa em titânio, em uma impressora LMF (Laser Metal Fusion) e posteriormente jateada com uma camada de biocerâmica. A cirurgia teve duração de 4 horas e a paciente apresentou resultados pós-operatório excelentes, podendo receber alta após 4 dias. 

A impressão 3D de cartilagens

  Pouco depois, em 2016, o professor Daniel Kelly e sua equipe da Advanced Materials and Bioengineering Research Centre (AMBER) da Faculdade de Trinity, em Dublin, revolucionaram a área médica desenvolvendo uma pesquisa de impressão de cartilagem e osso usando biotintas. Sua descoberta reduziu a necessidade de doadores e possibilitou a criação de enxertos mais complexos e personalizados. Hoje, diversas instituições estão aprimorando estas biotintas, com o intuito de imprimir outros tipos de tecidos, sejam eles mais complexos ou não. 

Revolucionando a Construção Civil

  Em 2018, o mundo se deparou com a primeira casa impressa em 3d, criada pela empresa WASP em colaboração com a RiceHouse. Chamada de Gaia, esta casa ecológica possui 12 metros e foi construída com materiais naturais, tais como os restos de uma produção de arroz, em uma impressora chamada Crane WASP, Da mesma forma que a impressão impactou os setores citados, nesse momento, a construção civil tem o seu marco. 

Principais evoluções na história das impressoras 3d da década(2010):

Em resumo: 

• 2010: Urbee apresenta o primeiro protótipo de carro impresso 
• 2011: Universidade de Cornell começa a testar impressoras de comida 
  •  Z Corporation é adquirida pela 3D Systems
  •  Solidscape é adquirida pela Stratasys
• 2012: Primeira mandíbula impressa biocompatível é implantada em paciente 
• 2014: Charles Hull ganha Prêmido de Inventor Europeu, na categoria de países não-europeus pela European Patent Office Price
• 2015: Carbon 3D lança sua impressora ultra-rápida CLIP3D 
• 2016: Primeiro osso impresso, por Daniel Kelly 
• 2018: Primeira família a se mudar para uma casa impressa em 3D 

E agora, chegou a sua hora de fazer parte da história das impressoras 3D!

Em suma, a história da impressora 3D ainda está no começo, esta tecnologia que crescerá junto com a humanidade já faz parte do nosso dia a dia comum e dentro de todas as áreas, uma semente de evolução foi plantada e vem sendo cultivada para aprimorar todas ideias que tivemos no passado. 

Por fim, você é capaz de notar que a Impressão 3D está realmente consolidada e pronta para transformar processos, facilitar meios de produção e continuar revolucionando a indústria. É por isso que na dOne 3D, nós acreditamos no nosso desafio de Imprimir o Futuro, porque é o que fazemos diariamente. E nós queremos você junto de nós nessa jornada!