Impressora 3D do ICMC já fabricou drone, peças para robôs e até impressora filha

Equipamentos são utilizados para a realização de pesquisas científicas no Instituto e têm contribuído para reduzir custos e agilizar trabalhos

Drone ou quadrirrotor é um dos produtos criados pela impressora

A impressora 3D montada pelo Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, já está alavancando o progresso científico do Instituto. Ao longo de mais de um ano com a máquina, foi produzido um drone, peças robóticas e até mesmo outra impressora 3D. Essa possibilidade de desenvolver objetos essenciais para o andamento das pesquisas, sem depender de recursos adicionais, facilita muito o dia a dia dos pesquisadores.

Cada vez mais as impressoras 3D ganham espaço no cenário nacional e internacional, o uso em universidades e indústrias vem se tornando comum pela diversidade de aplicações que o equipamento oferece. Ao adquirir a impressora, o objetivo inicial do ICMC era construir peças para montagem de robôs. “Primeiramente, buscamos atender às nossas necessidades e dar oportunidade para os estudantes aprenderem. Hoje, temos a liberdade de montar a peça que quisermos sem ter que encomendá-las a outros laboratórios”, conta a coordenadora do Laboratório de Aprendizado de Robôs (LAR) do Instituto, Roseli Romero. Algumas das peças produzidas pela impressora foram usadas na Competição Latino-americana de Robótica (LARC) 2014.

A variedade de aplicações oferecidas pela impressora deu margem para o desenvolvimento de peças que podem ser usadas em outros objetos. Um quadrirrotor, ou drone, foi construído através da impressão das partes de sua estrutura. Quem desenvolveu o projeto foi o aluno de doutorado do ICMC Eduardo Fraccaroli, orientado pela professora Roseli: “Tentei utilizar um projeto open source disponível na internet, mas não atendeu todas as nossas necessidades. Então, tive que iniciar o processo de criação do zero e desenhar todo o quadrirrotor. Hoje, ele está 100% funcional.”, explica o estudante. 

O drone já voa de forma autônoma, possui uma câmera acoplada e chega a atingir 200 metros de altura e sua bateria dura, em média, 30 minutos. O doutorando disse que é possível incorporar novos atributos ao aparelho: “Diversos sensores podem ser acoplados e o quadrirrotor pode ser utilizado em diversas aplicações”.

Impressora contribui para alavancar o progresso científico do ICMC

Utilidades – Por meio de uma parceria com a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa), estuda-se o emprego do quadrirrotor na agricultura. Roseli explica que a ideia é usar o drone para a captura de imagens das plantações de laranja, a fim de identificar, de forma precoce, a clorose variegada dos citros (CVC), doença popularmente conhecida como amarelinho, uma das pragas que mais afetam a cultura dos citros. “Com o quadrirrotor, vamos conseguir chegar mais perto das plantas e trabalhar na prevenção da doença”, diz a professora.

Outra aplicação do equipamento que já está sendo estudada é sua utilização para fazer tracking de veículos. Roseli explica que, nesse caso, o drone pode ser empregado para monitorar e encontrar veículos, como, por exemplo, em situações de perseguição policial, quando as autoridades precisam alcançar um carro em fuga.

Além disso, um desafio que também tem mobilizado os pesquisadores é a popularização do uso de impressoras 3D. “A meta é fazer com que a impressora 3D possa quebrar o paradigma atual do mercado, a partir dela todos terão a possibilidade de criar objetos personalizados”, conclui Fraccaroli. Nesse sentido, outro campo de pesquisa é o desenvolvimento de software livre para impressoras 3D, em conjunto com pesquisadores do Núcleo de Apoio à Pesquisa em Software Livre (NAPSol), sediado no ICMC. 

Apesar da velocidade de impressão de uma impressora 3D ser considerada baixa (em média 30 minutos para imprimir uma peça comum), o mercado já está incorporando seu uso em algumas áreas. Empresas fabricantes de automóveis, por exemplo, usam a impressão 3D para produzir peças para os veículos, com isso, as empresas que desenvolvem essas impressoras estão começando a lucrar.

Esta impressora é filha da primeira impressora 3D montada no Instituto 

Sustentabilidade em foco – A impressora 3D do ICMC também já construiu outra impressora do gênero. Para a impressão, as máquinas fazem uso de diversas matérias-primas, tais como ABS, Nylon e borracha. Porém, a sobra de material utilizado após as impressões ainda é um problema. Esse cenário levou os pesquisadores a buscarem alternativas mais sustentáveis, como a utilização do plástico produzido com ácido polilático (PLA), que é 100% biodegradável.

“Nossa ideia é reduzir as sobras. Hoje, não consigo reutilizar 100% do material empregado, tenho que adicionar uma porcentagem de material virgem. Por isso, estamos pesquisando novas possibilidades e a meta é encontrar matérias-primas baseadas em fontes renováveis e que sejam biodegradáveis”, relata o estudante.

As pesquisas realizadas no LAR são financiadas pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ). “Agradecemos a essas agências de fomento que nos ajudam a comprar o material necessário e concedem bolsas aos nossos alunos”, diz Roseli. Ela adianta que, em breve, submeterá um projeto à Financiadora de Estudos e Projetos (Finep) para a aquisição de uma impressora 3D que imprime usando metal. A proposta será realizada em conjunto pelo ICMC e pela Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), via Pró-Reitoria de Pesquisa da USP.

Texto: Henrique Fontes - Assessoria de imprensa ICMC/USP

Fotos: Reinaldo Mizutani - Assessoria de imprensa ICMC/USP

Mais informações

Assessoria de Comunicação do ICMC: (16) 3373.9666

E-mail: comunica@icmc.usp.br

Laboratório do ICMC adquire impressora 3D para a produção de robôs

Pesquisadores montaram a impressora usando um projeto aberto na internet

Impressora 3D foi montada pelos próprios alunos
do laboratório

As impressoras 3D estão em alta no mercado. Hoje com um preço bem mais acessível, elas estão revolucionando o conceito de manufatura e prometem também impactar a área da robótica. Em São Carlos, a novidade é a utilização de uma impressora 3D para a impressão de peças para robôs. O equipamento vem sendo utilizado no Laboratório de Aprendizado de Robôs (LAR) do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos.

O uso da chamada prototipagem rápida por manufatura aditiva, ou seja, o processo de imprimir algum objeto a partir de uma impressora 3D, simplifica alguns trabalhos na área da robótica. O protótipo de um novo robô, que poderia levar desde dias até semanas para ser criado e testado, pode agora ser desenvolvido apenas em algumas horas com a ajuda da impressora 3D. Dessa forma, os projetos do LAR ganham mais agilidade e rapidez.

No laboratório do ICMC, além da agilidade, o uso da impressora contribuirá para a redução do custo final dos robôs que, ao serem produzidos no laboratório, têm um preço muito inferior aos que são adquiridos no mercado. Além disso, os robôs confeccionados por meio da impressora no laboratório podem ser ajustados e consertados com mais facilidade, no caso de ocorrer uma quebra ou da necessidade de fazer manutenção em alguma peça.

Atualmente, o LAR está empregando o equipamento para a impressão das peças de um quadrotor, pequeno helicóptero capaz de fazer voos de maneira autônoma. Os pesquisadores não fornecem mais detalhes desse projeto, pois estão estudando a possibilidade de pedido de patente via Agência USP de Inovação.

Funcionamento - Pode parecer surreal, mas a impressora 3D materializa uma ideia que foi criada a partir de softwares no computador – sem a necessidade de qualquer molde para ser fabricado. O estudante de doutorado do ICMC Marcelo Silva explica que a técnica mais comum de impressão em três dimensões acontece a partir do aquecimento de filamentos de termoplásticos, que são expelidos e depositados em finas camadas, produzindo gradualmente uma forma sólida.

Bico extrusor da impressora soltando o filamento
de plástico ABS derretido

Silva explicou ainda que o termo “impressora 3D” não é o mais correto para o equipamento. “Ela foi chamada assim no começo. Hoje em dia esse equipamento é conhecido como manufatura aditiva, já que uma peça é criada a partir da adição da matéria-prima, diferentemente da manufatura tradicional, em que é removido material de um bloco”, disse.

A principal matéria-prima usada na impressora 3D adquirida pelo laboratório é um plástico conhecido como ABS, que é empregado em processos industriais por ser um polímero resistente e flexível, e também presente em brinquedos infantis.

A impressora foi montada pelos próprios alunos do laboratório. “Compramos o kit com as peças e utilizamos um projeto aberto da internet para montar a impressora. Levamos duas semanas para montar tudo”, explicou Silva. Dessa forma, o preço final do equipamento caiu consideravelmente. Uma impressora 3D que utiliza a mesma matéria prima da impressora montada pelos alunos do laboratório custa cerca de R$ 3,5 mil no mercado brasileiro. Já o kit com as peças adquirido pelo ICMC saiu por R$ 2,3 mil.

“Qualquer pessoa interessada em ter uma impressora 3D pode comprar o kit, ou adquirir separadamente os componentes, pegar o projeto de montagem na internet e montar o seu equipamento. As peças plásticas que vêm no kit podem ser impressas na própria impressora, o projeto delas também está aberto na internet. Nós imprimimos peças reserva, caso alguma quebre”, explicou o estudante.

Participam do projeto os doutorandos Marcelo Silva e Eduardo Fraccaroli, além dos mestrandos Raphael Montanari e Murillo Batista, todos orientados pela professora e coordenadora do laboratório Roseli Romero.

Laboratório compartilhado - Está em desenvolvimento um projeto na USP em São Carlos que visa a construção de um laboratório para multiusuários interessados em fazer prototipagem 3D. A professora Roseli Romero explicou que o projeto de criação do laboratório está sendo desenvolvido em parceria com a Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). A ideia é ter um local compartilhado que servirá a todos os grupos de pesquisa que tenham interesse em trabalhar com esse tipo de equipamento. 

O projeto conta com o apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), além do Departamento de Ciências da Computação do ICMC e do apoio técnico do especialista em impressoras Fernando Morgado Leitão.

Texto e fotos: Fernanda Vilela - Assessoria de Comunicação ICMC/USP

Mais informações

Assessoria de Comunicação do ICMC
Tel.: 3373.9666
E-mail: comunica@icmc.usp.br