Pesquisadores da Unicamp produzem fibra óptica a partir de impressora 3D

Há uma revolução tecnológica prestes a ser deflagrada a partir de Campinas, no interior de São Paulo. Uma revolução do tamanho de um fio de cabelo.

Uma equipe de alunos-pesquisadores da Faculdade de Física da Unicamp (Universidade Estadual de Campinas) desenvolveu uma técnica para produzir fibra óptica (diâmetro: 0,125 milímetro) com núcleo oco a partir de impressão 3D.

Há no mundo alguns centros universitários capazes de fabricar fibras ópticas por meio de impressoras 3D. Mas o time brasileiro foi o primeiro a conseguir criar um filamento com núcleo oco.

Usadas nas telecomunicações, na medicina (em exames como endoscopia) e em monitoramento (de temperatura, pressão etc.), as fibras ópticas podem ser de polímero (plástico) ou sílica (vidro). Há hoje cerca de 300 milhões de quilômetros delas espalhados pelo mundo, muitos dos quais no fundo dos oceanos. Com essa quantidade daria para dar 7.500 voltas pelo globo, na altura do eixo do Equador.

A fibra óptica transmite dados por meio de feixes de luz. Há dois tipos: convencional (sólida, com núcleo na parte central) e microestruturada (formada por “buracos” de ar que se estendem por toda a extensão). Esse último formato permite maior controle de transmissão de luz e pode ter o núcleo sólido ou oco.

Além de permitir transferência com pouquíssima perda da qualidade dos dados, as fibras têm capacidade de transmissão que pode chegar aos terabits/segundo (1 terabit equivale a 1.000 gigabits). Para ter ideia de como isso é muita coisa: com 1 terabit é possível assistir a mais de 700 filmes de 90 minutos de duração, e com ótima qualidade.

Bem, a equipe chefiada pelo professor Cristiano Monteiro de Barros Cordeiro, 45, coordenador do LaFE (Laboratório de Fibras Especiais do Instituto de Física da Unicamp), conseguiu produzir uma fibra microestruturada de plástico, com núcleo oco, usando uma impressora 3D que pode ser comprada pela internet por cerca de R$ 10 mil.

“A impressão 3D nos dá a liberdade de fabricar fibras ópticas com geometrias que não conseguiríamos criar com técnicas tradicionais”, diz Cordeiro. (As geometrias são os buracos de ar que formam a fibra microestruturada. Há formas geométricas diferentes para cada tipo de aplicação.)

O professor afirma que os filamentos desenvolvidos na Unicamp podem, por exemplo, transmitir altas potências ópticas (como um laser muito intenso, que derreteria uma fibra sólida) e servir para medir a presença de gás com parâmetros bem sensíveis (a fibra pode “aprisionar” em seu núcleo tanto a luz como o gás).

A fabricação por meio de impressora 3D tem custo e tempo de produção menores que no método tradicional.

Para uma fibra óptica ganhar forma, é preciso primeiro criar uma preforma (molde), em tamanho maior. É nesta etapa que entra a impressora 3D: a preforma é criada por meio de software que repassa as instruções de fabricação à impressora. Em poucas horas, a máquina monta a preforma. Com o molde nas mãos, os pesquisadores verificam se as geometrias que formam a fibra estão corretas. Se tudo estiver OK, uma torre de fabricação de fibra óptica recebe as instruções para produzir os filamentos.

Pelo método tradicional, a preforma é fabricada com uma espécie de furadeira controlada por computador.
“Em vez de esperar semanas para termos o filamento, com 3D demoramos 15 horas”, diz Cordeiro. O próximo passo, prevê o professor, é obter uma preforma de vidro por meio do 3D e desenvolver um filamento próprio: “Esse filamento poderia ter uma função extra. Sua aplicação não se daria apenas pela geometria dos buracos, mas também pelo próprio material do filamento”.

Além de Cordeiro, 14 alunos trabalharam na pesquisa, que durou dois anos e foi realizada no laboratório que ocupa cinco pequenas salas do Departamento de Eletrônica Quântica da Unicamp.

Coordenador dos cursos de engenharia da Fiap (Faculdade de Informática e Administração Paulista), John Paul Hempel Lima, 37, exalta a disseminação do uso de impressoras 3D na produção de itens que vão de um chaveiro a uma prótese. “Hoje com um computador e uma impressora de R$ 3.000 pode-se criar uma peça em casa em vez de ter de encomendar ao fabricante”, diz Lima.

A técnica existe desde a década de 1970, e o custo atual de uma impressora pode variar de R$ 2.000 a R$ 2 milhões.