Metodologia para o desenvolvimento de miliválvulas em Impressão 3D utilizando materiais flexíveis

Abstract

Os sistemas microfluídicos são aqueles que possuem dezenas a centenas de mícrons de escala e por isso manipulam quantidades mínimas de fluido. Atualmente esses dispositivos representam um mercado em expansão visto que eles são utilizados em áreas diversas como engenharia biomédica, química e aeroespacial. Dentro dos dispositivos microfluídicos encontram-se as microválvulas, que podem ser válvulas reguladoras de fluxo, direcionais e de retenção. Esse trabalho tem como objetivo elaborar uma metodologia para desenvolvimento de miliválvulas utilizando Impressão 3D e materiais flexíveis, o que possibilita a fabricação em uma única etapa. Como metodologia, inicialmente foi elaborado um Benchmark para possibilitar avaliar o quão menor as impressoras utilizadas conseguem imprimir canais, pois não foi encontrado na literatura um modelo pré-existente, onde o Benchmark consistiu em um bloco retangular (49,5x15,0x11,5 mm) com canais de 0,5 a 5,0 mm de diâmetro. Na sequência foi elaborado a modelagem da válvula baseado nos resultados obtidos no Benchmark. Após isso foi realizada a simulação para verificar se a válvula resistiria aos esforços mecânicos. Por fim, foi realizada a impressão da válvula e realizado testes para verificar o seu funcionamento. Como forma de validar a metodologia apresentada, foram utilizadas duas tecnologias de Impressão 3D: a Deposição de Material Fundido (FDM) e a Digital Crystal Liquid (LCD-SLA) para desenvolver uma miliválvula de retenção do tipo Flap, de 2,8 mm de diâmetro. Os resultados evidenciaram que para a tecnologia FDM não foi possível fabricar a válvula por limitações da própria tecnologia, porém para a tecnologia LCD-SLA foram obtidos melhores resultados na fabricação da miliválvula de retenção, pois conseguiu-se fabricar a válvula, porém no sentido de reter o fluxo ela apresentou pequenos vazamentos durante os testes. Portanto, conclui-se que a metodologia apresentada é promissora para o desenvolvimento de microválvulas, devendo ser realizados testes para imprimir tanto outros tipos de válvulas como válvulas de menores dimensões.