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Impressão 3D vence cílios

Os cílios são encontrados em todo o lado na natureza, incluindo dentro e fora do nosso próprio corpo. Agora, investigadores do MIT encontraram uma forma de usar a impressão 3D para os reproduzir e, com isso, estão a abrir novas portas para a sua aplicação.

Os cílios, pelos microscópicos supersensíveis, estão em todo o lado, dentro e fora do nosso corpo, juntamente com muitos outros organismos. Ajudam-nos a ouvir, a comer, a respirar e até na reprodução.

De certa forma, os cílios e outros tipos de pelos evoluíram para servirem como uma interface natural. O pelo, afinal, «faz a ligação entre um organismo vivo e o seu ambiente», escreve Jifei Ou, um doutorando no Tangible Media Lab do MIT e criador do Cilllia, um projeto baseado no conceito biológico.

O Cilllia pode dar uma melhor solução física para interagir com a tecnologia, mimetizando a forma como os nossos cílios naturais detetam vibrações.

Pelo: o derradeiro desafio da impressão 3D

Os engenheiros têm tentado replicar estas estruturas há anos. Em 2010, cientistas da Universidade do Sul do Mississippi anunciaram ter criado os primeiros cílios sintéticos que podiam sentir químicos e calor. Outros mostraram como os cílios podiam ser usados na robótica, entrega de medicamentos e mais.

A forma mais óbvia de produzir pelos semelhantes a cílios fora de um laboratório científico é através da tecnologia de prototipagem rápida. Mas os pelos impressos em 3D são, há muito, um desafio, não apenas porque a maior parte das impressoras não são suficientemente precisas para fazer a impressão com esse nível de detalhe, mas também porque o software de modelação 3D não está desenhado para isso. Criar um modelo em CAD de milhares de pelos finos, cada um com a sua própria geometria de superfície, produz um modelo enorme. Nem as ferramentas de modelagem nem as impressoras estão feitas para lidar com a geometria única dos pelos.

Jifei Ou e os seus colaboradores no MIT acreditam ter encontrado a solução, ao criarem a sua própria ferramenta de software para modelar pelo de uma forma completamente nova. Em vez de descrever a geometria de superfície de cada pelo, o programa representa um pelo único como uma torre de pixéis individuais, muito mais simples. Em vez de um modelo complexo tridimensional da superfície de cada pelo, o software permite criar filas de pixéis simples que se podem customizar com base na espessura, peso e até forma.

Isso resolveu o problema da modelagem. Para fazer a impressão, os investigadores voltaram-se para uma impressora de resina de elevada resolução – um modelo da FormLabs – que foi capaz de produzir os designs de pelos. Foram capazes de imprimir uma série de tipos de pelos com diferentes formas, como pincéis com perfis pouco usuais e superfícies curvas em tapetes densos de cílios com a espessura de um pelo humano médio. Numa peça de material com apenas 5 centímetros de largura conseguiram imprimir 20 mil cílios individuais (como referência, a nossa cabeça provavelmente tem cerca de 100 mil folículos no total).

Mas o doutorando e os restantes colaboradores não estão apenas a demonstrar uma nova forma de imprimir pelos em 3D – estão a demonstrar a forma como a biomimética pode transformar o design de interação.

Biomimética para interfaces

Lagartas, moscas da fruta e muitos outros organismos usam cílios para traduzir ondas de som ou vibrações em informação sobre o mundo à sua volta. Os nossos próprios ouvidos usam cílios da mesma forma: no nosso ouvido interno, estereocílios utilizam as vibrações das ondas de som e transformam-nas em estímulos elétricos no cérebro.

Por outras palavras, estes pelos transformam o movimento mecânico em sinais elétricos – que é exatamente o que o projeto Cilllia pretende fazer de forma artificial, agindo como um sensor super-preciso que pode reconhecer um gesto humano e transformá-lo num sinal elétrico para ser processado por um computador. «Quando é varrido, um conjunto de pelos gera quase um som audível com a sua vibração», explica a equipa do projeto à Fast Company. «Pode-se, por isso, captar e analisar o som para revelar a direção e a velocidade do deslizar», acrescenta.

Para demonstrar isso, imprimiram um tapete denso de pelos e colaram um sensor piezoelétrico simples – que reconhece vibrações – do lado de baixo do tapete. Ao longo de vários protótipos, desenvolveram uma forma de reconhecer com precisão diferentes deslizar de dedos humanos com a ajuda de um algoritmo. Uma interface que esteja coberta de pelos seria capaz de interpretar a forma como um humano lhe toca. «Podemos agora imprimir um animal de peluche que sente quando lhe fazem festas sem acrescentar eletrónica e sem ser intrusivo na superfície do boneco», escreve Jifei Ou. Tal como os bigodes, que ajudam os gatos a andarem de noite enviando sinais ao cérebro, um brinquedo coberto com estes cílios podia comunicar com um processador interno sobre como está a ser tratado.

Mas no email enviado à Fast Company, o doutorando afirma que há muitas mais utilizações para esta tecnologia. Num protótipo, a equipa imprimiu um tapete com dois tipos de pelo, cada um com a sua rigidez e forma – o que significa que cada uma das formas de pelo vibra a uma frequência de som diferente. Apenas ao criar vibrações específicas por baixo, foram capazes de mover um objeto colocado no tapete em padrões específicos e até separar objetos com pesos diferentes. Jifei Ou pensa que esta tecnologia pode ser usada para criar tecnologia robótica mais barata. «Pode ser útil para separar pequenas peças numa fábrica ou até separar comprimidos em grandes quantidades», refere.

A equipa apresentou o conceito na CHI 2016 – uma conferência dedicada à interação entre humanos e robots – mas planeia continuar a trabalhar no projeto. A seguir, querem testar se o Cilllia pode sentir mais gestos, como multitoque e força e perceber como diferentes formas de pelo podem ser usadas para separar objetos da forma como Jifei Ou visualiza.

Quanto ao lançamento no mercado, o doutorando espera abrir a nova técnica de modelação em software CAD em breve, para que um dia o seu modelo possa ser uma característica dos programas de modelação 3D.