Desenvolvimento de pele artificial por Impressão 3D
Izaqueu Alves dos Santos¹, Maria Augusta Silveira Netto Nunes2
1Departamento de computação - Universidade Federal de Sergipe - UFS - São Cristóvão/SE - Brasil
[email protected]
2Departamento de computação - Universidade Federal de Sergipe - UFS - São Cristóvão/SE - Brasil
[email protected]
Abstract. This article will show you what's new in the printer business with focus on 3D printing, where previously only those simple impressions made today are capable of printing objects in three dimensions, but the aim of this article is the development of skin artificial by means of rapid prototyping or 3D printing simply, the skin will be used in robots, but there are cases that have been used in people. This technology is alongside several other technologies beyond robotics.
Resumo. Este artigo irá mostrar o que há de novo no ramo de impressoras com o foca na impressão 3D, onde aquelas antes só faziam impressões simples hoje são capazes de fazer impressão de objetos em três dimensões, mas o objetivo principal do artigo é o desenvolvimento de pele artificial por meio da prototipagem rápida ou simplesmente impressão 3D, a pele será utilizada em robôs, porém já existem casos que foram utilizados em pessoas. Essa tecnologia esta lado a lado com varias outras tecnologias além da robótica.
Introdução
É notória a evolução das tecnologias em todo o mundo, exemplo de uma delas, são as variedades de impressoras onde antes faziam a impressão apenas de textos, gráficos e imagens, atualmente é possível fazer a impressão de objetos a partir da impressão 3D ou prototipagem rápida como é também conhecida, pega-se a forma de um objeto (uma pequena peça) criado a partir do computador e é feita a impressão, camada por camada, de uma peça real. É importante lembrar que essa tecnologia foi criada há muito tempo, mas tinha o custo muito alto e só grandes indústrias tinham acesso. É fácil perceber que uma tecnologia de certa forma acompanha a outra, o avanço na área robótica também tem sido bastante, proporcionando aos cientistas inventar algo cada vez mais similar ao ser humano, neste caso um robô, mas há vários desafios para se conseguir isso, dentre eles esta a questão da pele, se o objetivo é fazer o robô ser bem similar a um ser humano é preciso uma pela artificial que será utilizada no robô.
Recentemente tem-se notado que a utilização da tecnologia de impressão de objetos tem sido constante em várias áreas, como na fabricação de peças de automóveis, alguns fabricantes optam por criar um protótipo da peça antes, através da prototipagem rápida, para identificar possíveis problemas que poderiam estar presentes. Outro exemplo está na medicina com a construção de próteses, médicos também usam a prototipagem para criar órgãs humanos para estudo e alguns outros benefícios oferecidos pela prototipagem. Diante disso, pesquisas realizadas mostram ser possível a construção de pele artificial através da mesma para robôs.
Conceitos Básicos e trabalhos relacionados
Recentemente a impressora 3D tem tido seus dias de "fama", um dos motivos para isso foi por ter seu preço bem menor que quando lançada, onde antes só grandes indústrias tinham acesso hoje até pessoas comuns estão adquirindo para suas pequenas criações em casa. Não a segredo para sua utilização, segundo um dos membros da comunidade brasileira de impressão 3D (Impressão 3D, 2013)
Para criar um objeto é necessário um modelo 3D. Pode também usar um scanner 3D, ou desenhar você mesmo um modelo 3D usando software como o AutoCaD. Pode também fazer download a partir da internet de diversos modelos que são distribuídos gratuitamente. O modelo 3D digital, regra geral é gravado no formato STL, o ficheiro é enviado diretamente para a impressora.
As impressoras 3D têm em sua maioria origem nos USA, no Brasil ainda não se tem nenhuma fábrica, porém a empresa Saraiva esta sendo a única empresa responsável pelas vendas dessa tecnologia no Brasil (RENAN, Tecmundo). Sua utilização tem sido bastante na medicina, há alguns meses na Inglaterra foi diagnosticado um cancro agressivo em um homem chamado Eric, esse cancro começou a crescer por baixo da pele do seu rosto, não se teve alternativa senão operar removendo sua parte esquerda do rosto incluindo seu olho esquerdo, graças à tecnologia de impressão 3D Eric foi a primeira pessoa do seu país a ser testado esse método, foi possível a construção de uma prótese que mudou muito para melhor a vida de Eric, o procedimento foi da autoria do Dr. Andrew Dawood que é cirurgião dentista e especialista em implantes (IMPRESSÃO 3D, 2013). Também é possível a impressão de vasos sanguíneos artificiais e outros órgãos humanos, lembrando que a impressão dos órgãos é mais complexa, pois necessita da colocação de células no material usado para a produção do órgão confeccionado.
Além da medicina, a prototipagem rápida é utilizada em vários outros ramos de produção como na fabricação de peças para automóveis e até mesmo um próprio automóvel (Figura: 1). A NASA ajudou a desenvolver uma impressora 3D personalizada com tamanho aproximado a uma caixa de sapatos, sua viagem para o espaço está previsto para ano que vem, sua utilidade será incialmente na construção de pequenas peças para de substituição, quando for o caso, da tripulação (JAMIE, 2013).
Figura 1: Carro produzido com impressora 3D.
Fonte: Reprodução/Wired.
Ideia Central
Ao decorrer deste artigo foi possível perceber o quanto a tecnologia de prototipagem vem se identificando com vários ramos de produção ao longo dos anos. O desenvolvimento da pele artificial tem sido um desafio para os pesquisadores da robótica, os quais cada vez mais fazem estudos com o objetivo de criar uma máquina que seja similar a um ser humano e esse desafio é a questão da pele, o objetivo é fazer com que o robô tenha sensibilidade nas mãos e sinta com precisão um aperto de mão e posteriormente tenha um rosto também como uma pessoa normal, através da impressão 3D será possível isso, pois a essa tecnologia trabalha de modo que, basta o projetista fazer a forma de como quer que seu molde seja impresso, através do computador, que a impressora faz seu trabalho, seja esse molde em material plástico ou silicone. Diante da avançada tecnologia de software que se tem hoje, proporciona a criação do muitos objetos em três dimensões tão como um rosto de uma pessoa.
Há algumas partes principais na colocação da pele na mão robótica, partes essas que são responsáveis pela detecção e tato, localizados nas pontas dos dedos e na palma da mão, estas são desenvolvidas a partir da impressão 3D (Figura 2).
Figura 2: Partes responsáveis pela detecção.
(Fonte: DELLON, 2011)
Segundo DELLON "A impressão digital na sua superfície de contato podem ser projetadas para diferentes moldes: para a ponta dos dedos, para a palma da mão." (DELLON, 2011). De acordo com a Figura 2 é possível notar que as partes principais para a detecção e tato são tão pequenas quanto uma moeda o que torna sua aplicação bem mais fácil. Na Figura 3 já possível ver como fica essas partes já aplicadas na mão robótica.
Figura 2: Foto da mão robótica com a pele artificial.
(Fonte: DELLON, 2011)
Na Figura 3, já é possível o robô sentir sensações de aperto ou tato, seu dedos são acionados por tendões que mandam as informações obtidas pelo tato para seu processador daí executa algum movimento, seja por um aperto de mão ou algo do tipo. Quanto a modelagem da superfície da pele é bastante pode não ser tão complexa, pois necessita apenas um designer para projetar o desenho e deixa que a impressora faça seu trabalho. Objetivo desse artigo é de certa forma mostrar o que estar surgindo no ramo da robótica acompanhado com a tecnologia de prototipagem rápida a qual proporciona aos cientistas pesquisar métodos de desenvolvimento da pele artificial, que não só é utilizada na robótica como também nas pessoas quando estas por algum motivo perdeu um dos membros do seu corpo, um braço, por exemplo, como já foi dito antes, já se tem casos em quem a tecnologia de impressão em três dimensões já mudou pra melhor a vida dessas pessoas.
Dessa forma, com o avanço de outras tecnologias sempre vai haver novos métodos e invenções que terá como beneficio influencia bastante na vida das pessoas, através da impressão 3D vários produtos tem tendência de baixar de preço, pois o processo de prototipagem garante que muitos produtos e protótipos sejam confeccionados pela mesma permitindo também o acabamento de cada produto confeccionado. Enquanto a pele artificial também tem seu acabamento bem definido, as impressoras 3D trabalham com camadas, ou seja, para construir um objeto são necessárias dezenas ou milhares de camadas ou depois da outra, esse é um dos motivos pelo qual se demora em imprimir um objeto, quanto mais complexo mais demorado. Mas tudo que é feito a partir de um material, seja ele qual for, possui seu tempo de validade, com as a pele artificial no robô também não é diferente com isso foi também pensado neste detalhe e é possível sua substituição que necessário. Sobre a substituição da pele, de acordo com Dellon (2011) pode ser facilmente arrancada e substituída por uma nova porque sua colagem não afeta as camadas responsáveis pelos comandos, comandos esse que são responsáveis pela sensibilidade e detecção tátil, estas camadas permanece ligadas á estrutura durante a substituição, a camada da superfície é feita de termoplástico deformável que depois de aquecida é torna-se macia para ser modelada.
Conclusão
Através deste artigo ficou fácil notar o quanto a tecnologia de impressão 3D está conseguindo espaço nos ramos de produção, além de melhorias na vida das pessoas conseguirá também uma baixa nos preços de produtos. Futuramente com a ajuda dessa tecnologia quem sabe seja possível o desenvolvimento de órgãos, já é possível isso, mas que seja qualquer órgão humano como o coração, fígado r rins, por exemplo, diminuindo assim a fila de espera nos hospitais.
Quanto a pele na robótica, também futuramente por meio da prototipagem, serão mais ágeis, mais sensíveis a ponto de sentir no tato, temperaturas, sentir um aperto de mão e também mais flexíveis a ponto de durante as tarefas hábeis, tais como enfiar uma agulha ou torcer uma porca, será como a mão humana que segurar com segurança esses objetos e consequentemente controla a sua orientação (DELLON, 2011).
Para pessoas que precisam de uma prótese poderá através dessa tecnologia usar uma prótese similar a um membro humano, pois usar uma mão robótica que será bem similar a mão humana com pele macia, com sensibilidade, detecção tátil, entre outros benefícios, ou seja, poderá dá um aperto de mão e sentir a outra mão te tocar deixando assim de lado aquela ideia de máquina. É importante lembrar que a impressão 3D tem importante papel nesse trabalho e com certeza nos trabalhos futuros, esta terá cada vez mais avanço nos ramos das indústrias e tecnologicamente será bem utilizada em trabalhos futuros.
Referências
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