I  A invenção de hoje

O tanque de resina de San Gabriel

Charles W. Hull nasceu em 1939, em Clifton, no Colorado, e se formou em engenharia física pela Universidade do Colorado. Passou os primeiros anos de carreira em empresas de equipamentos técnicos.

No começo dos anos 1980, era vice-presidente de engenharia da Ultra Violet Products (UVP), fabricante de lâmpadas e aparelhos de luz ultravioleta. Um dos produtos da casa cobria móveis e tampos com uma camada fina de plástico, endurecida por luz.

O verniz chegava líquido, a lâmpada passava por cima e, em segundos, a superfície virava uma casca dura e brilhante. Hull via o processo todos os dias e fez uma pergunta simples: e se a camada fosse repetida centenas de vezes, uma sobre a outra?

Uma película de verniz é quase plana. Mil películas empilhadas, cada uma com um contorno diferente, formariam um volume. O desenho da peça poderia ser fatiado como um pão, e cada fatia viraria uma camada de resina endurecida.

O dono da UVP aceitou a proposta com uma condição. Hull poderia usar um laboratório pequeno, mas só fora do horário comercial, à noite e nos fins de semana.

Foi nesse regime que a máquina nasceu. Hull testava uma resina, media a espessura da camada, ajustava a potência da luz e voltava na noite seguinte para tentar de novo, sem equipe e sem verba própria.

COMO FUNCIONAVA O TANQUE

O aparelho que Hull montou tinha quatro partes, e cada uma cumpria um passo:

Hull batizou o método de estereolitografia, palavra montada do grego: stereo (sólido), litho (pedra) e grafia (escrita). Escrita de sólido em pedra, uma fatia por vez.

O copinho de março de 1983 foi o teste de fogo. A peça saiu do tanque grudenta, coberta de resina mole, e passou por uma lavagem e por um banho final de luz para endurecer por completo.

A superfície era áspera, com degraus visíveis entre as camadas. Mesmo assim, o volume tinha a forma exata do desenho, inclusive a parte oca de dentro, que uma ferramenta comum não alcançaria sem cortar a peça em duas.

II  Acidente ou projeto

Três anos entre o copo e o papel

A estereolitografia foi projeto do começo ao fim. Hull partiu de um problema que conhecia, escolheu um material que dominava e passou meses de noites ajustando a luz, a resina e a altura de cada camada.

O acaso não entrou na receita. O que entrou foi a sorte de estar numa empresa que já tinha a luz certa e a resina certa na prateleira, à espera de outro uso.

A parte demorada veio depois do copinho. Hull e os advogados da UVP levaram 17 meses preparando o pedido de patente, protocolado em 8 de agosto de 1984 no escritório de patentes americano.

O pedido não cobria apenas a máquina. Cobria o princípio inteiro de fabricar um objeto sólido somando camadas finas de material que endurece, guiadas por um computador. A amplitude explica a demora na análise.

OS QUE CHEGARAM PERTO

Hull não foi o único a pensar em resina e luz. Em 1981, o pesquisador Hideo Kodama, do Instituto de Pesquisa Industrial de Nagoya, no Japão, publicou um artigo descrevendo um sistema de camadas de fotopolímero endurecidas por ultravioleta.

Kodama chegou a pedir patente, mas não entregou a documentação completa no prazo da lei japonesa, e o pedido caducou. O trabalho ficou registrado só no artigo científico.

Na França, os engenheiros Alain Le Méhauté, Olivier de Witte e Jean-Claude André pediram patente de um método parecido em 16 de julho de 1984, três semanas antes de Hull. As empresas que bancavam a pesquisa não viram futuro comercial e abandonaram o pedido.

A patente americana número 4.575.330 saiu em 11 de março de 1986, com o título “Aparelho para produção de objetos tridimensionais por estereolitografia”.

No mesmo ano, Hull deixou a UVP e fundou a 3D Systems em Valencia, na Califórnia. A empresa lançou a primeira máquina comercial, a SLA-1, em 1987.

Para a máquina ler os desenhos, a equipe de Hull criou o formato de arquivo STL (sigla de stereolithography), que descreve a superfície da peça em triângulos. O formato segue em uso nas impressoras 3D vendidas hoje.

III  O problema que ela resolveu

A peça na mão em dias

O problema que a estereolitografia resolveu tinha nome nas fábricas: o protótipo. Antes de produzir uma peça de plástico em série, a empresa precisava de um modelo físico para testar encaixe, tamanho e forma.

Esse modelo era feito à mão por modeladores, ou usinado em blocos de metal e madeira. Qualquer erro no desenho obrigava a recomeçar, e o ciclo de correção podia somar semanas ou meses.

Com a máquina de Hull, o engenheiro mandava o arquivo à noite e encontrava a peça pronta na manhã seguinte. Se o encaixe falhasse, corrigia o desenho e imprimia outra versão no mesmo dia.

O QUE MUDOU NAS FÁBRICAS

As primeiras clientes da 3D Systems foram montadoras de carros e fabricantes de aparelhos eletrônicos, setores que testavam dezenas de versões de uma peça antes de fazer o molde definitivo.

A impressão também abriu espaço para formas impossíveis de usinar. Canais internos, cavidades fechadas e paredes curvas por dentro saíam do tanque inteiros, sem montagem.

O molde de injeção, ferramenta de aço que dá forma ao plástico na produção em série, também mudou de ritmo. A fábrica só encomendava o molde caro depois de aprovar a peça impressa, e o erro deixava de custar uma ferramenta inteira.

Nos anos 1990, a técnica chegou à medicina. Cirurgiões passaram a imprimir modelos de ossos e órgãos a partir de tomografias, para planejar a operação com a peça na mão antes de abrir o paciente.

Na odontologia, a estereolitografia virou base de alinhadores dentários transparentes, feitos sob medida para a arcada de cada pessoa. Cada molde sai de uma impressora de resina, com o mesmo princípio do tanque de 1983.

Hull recebeu o reconhecimento tarde. Em 2014, entrou para o National Inventors Hall of Fame (galeria nacional dos inventores americanos), e no mesmo ano ganhou o Prêmio do Inventor Europeu, concedido pelo Instituto Europeu de Patentes.

Ele seguiu na 3D Systems como diretor de tecnologia por décadas depois da fundação, enquanto a patente original vencia e a técnica se espalhava por fabricantes do mundo inteiro.

O copinho de lava-olhos de março de 1983 ficou com Hull, que o mostra em entrevistas até hoje: plástico escuro, degraus de camada visíveis na borda e a forma oca que nenhum torno da época teria feito numa peça só.

Segundo o texto, em que data a patente de Hull foi concedida nos Estados Unidos?

Veja o ranking de quem mais acerta →

Como foi a edição de hoje?

Qual edição você quer ver amanhã?

Voto aberto até 20/10, 15h30

Ciência Bizarra

Todo dia, 20:20. Um fenômeno verificado que desafia o senso comum, com a fonte na mesa. Espanto com paper, não com clique.

Quero receber →

missão de hoje