Atualizado 3 de julho de 2025 por Sergio A. Loiola
Levitação acústica movimenta objetos sem tocar e monta estruturas, suspende objetos no ar e imprime em 3D usando ondas sonoras.
A tecnologia da levitação acústica e das pinças sônicas vem-se desenvolvendo rapidamente, com importantes contribuições de pesquisadores brasileiros, os primeiros a conseguir levitar objetos grandes.
Depois dos experimentos provarem a viabilidade da técnica, a previsão é que dentro de alguns anos a levitação acústica chegue às indústrias, acoplada a robôs para movimentar peças frágeis de microdispositivos eletrônicos, ou realizando pequenas reações químicas juntado no ar gotas de diferentes substâncias.
A seguir veremos o estado da arte da levitação acústica e aplicações, em especial a promissora Impressão 3D.
A levitação acústica, ou levitação sônica, consiste em usar a força de ondas de ultrassom de alta intensidade, que têm uma frequência mais alta do que os humanos conseguem ouvir, para manter e mover objetos no ar – a força é chamada força de radiação acústica.
Essa técnica também permite a criação de imagens 3D interativas no ar, como hologramas 3D, que você pode ver, sentir e ouvir, e mesmo fazer reações químicas sem contato.
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Levitação com ondas de som: Primazia da USP
Físicos da USP e da Universidade Pública de Navarra, na Espanha, desenvolveram um sistema de levitação acústica que possui um conjunto de dispositivos sonoros capazes não apenas de suspender objetos no ar usando ondas sonoras, mas também movimentá-los em várias direções.
Como o sistema permite controlar as emissões de sons, ele pode ser programado para colar várias peças e realizar montagens de pequenas estruturas.
A pesquisa é descrita no artigo LeviPrint: Contactless Fabrication using Full Acoustic Trapping of Elongated Parts, publicado no site da Association for Computing Machinery (ACM), sediada nos Estados Unidos, e apresentado em uma conferência da entidade, em Vancouver, Canadá.
“A levitação acústica já existe, mas ainda não havia sido demonstrado que poderia ser usada na fabricação de novas estruturas”, relata ao Jornal da USP o físico Marco Aurélio Brizzotti Andrade, professor do IF, que pesquisa o tema há 15 anos e realizou o trabalho em parceria com a Universidade Pública de Navarra (Espanha).
“Os experimentos procuram desenvolver novos dispositivos capazes de mover o objeto levitado em várias direções, por exemplo, para cima e para baixo.”
Vídeo: Levitação acústica movimenta objetos e gotas no ar
O objetivo do estudo era tornar a levitação acústica capaz de fazer algo que os robôs industriais usados em montagens realizam habitualmente, mover peças de um lugar para o outro.
A diferença é que o sistema de levitação usa ondas sonoras para movimentar objetos sem tocar neles, aponta o físico.
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Ondas sonoras: sons suspendem objetos no ar
De acordo com Andrade, basicamente o sistema usa sons para suspender objetos no ar, usando um conjunto de dispositivos sonoros semelhantes a pequenos alto-falantes.
“Eles emitem ondas sonoras numa frequência de 40 quilohertz (kHz), na região do ultrassom, e são inaudíveis para o ouvido humano, que capta frequências de 20 hertz (Hz) a 20 kHz”, explica. “Isso quer dizer que os dispositivos vibram 40 mil vezes por segundo quando emitem as ondas que fazem a levitação.”
Todos os dispositivos estão ligados a uma placa que permite controlar pelo computador o sinal sonoro que é emitido por cada um deles individualmente.
“Dessa forma, dá para ajustar a distribuição da pressão acústica no espaço em tempo real”, descreve o físico, “assim, o objeto levitado pode ser deslocado para os lados, para cima e para baixo e girado de forma controlada”.
Na pesquisa, o sistema de levitação foi acoplado a um robô industrial e testado para movimentar pequenos objetos, um pouco menores que um palito de fósforo.
“Também foram usadas gotas de cola sensíveis a luz ultravioleta, que eram movimentadas e posicionadas junto aos objetos, para montar pequenas estruturas tridimensionais”, observa Andrade. “Depois de posicionada, a cola era fixada com a aplicação de luz ultravioleta.”
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Segundo o físico, o sistema precisará de aperfeiçoamentos, como reduzir a oscilação dos objetos quando são levitados.
“A importância do trabalho, que é uma pesquisa básica, foi a de provar o conceito do sistema e abrir caminho para desenvolver aplicações industriais”, ressalta. A criação de equipamentos com levitação acústica para a indústria deve levar pelo menos dez anos.
“Eles poderão ser usados em robôs industriais para manipular peças frágeis sem contato, que poderiam ser danificadas pelo braço dos robôs, ou em microrreações químicas, movimentando e juntando gotas de substâncias diferentes.”
Mais informações: e-mail marcobrizzotti@gmail.com, com Marco Aurélio Brizzotti Andrade
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Levitação acústica promete revolucionar impressão 3D
O avanço mais recente nesta área está vindo agora pelas mãos de Ryuji Hirayama e seus colegas da Universidade College de Londres.
Hirayama conseguiu pela primeira vez fazer a levitação funcionar fora de um ambiente controlado e livre – até agora, qualquer objeto presente no ambiente interferia com as ondas sonoras e fazia o objeto levitado cair.
“Nós demonstramos como podemos flutuar objetos e até mesmo criar conteúdo digital, como hologramas, em ambientes do mundo real, levando em conta objetos próximos em tempo real. Isto abre possibilidades para experiências de realidade virtual totalmente imersivas e hologramas interativos,” disse o pesquisador.
Impressão 3D multimateriais e sem contato
A equipe fez demonstrações com diversos objetos, além das tradicionais esferas de poliestireno, incluindo água e tecido.
A técnica insere duas novas etapas na levitação tradicional.
Em primeiro lugar, o caminho das ondas sonoras é calculado em tempo real, conforme elas são emitidas pelos alto-falantes nas diferentes intensidades necessárias e ricocheteiam nos objetos no ambiente.
A segunda etapa consiste em uma técnica para ligar e desligar os alto-falantes rapidamente, de modo que, assim que a onda sonora ricocheteia no ambiente e se espalha, o perfil de sustentação possa ser ajustado para manter o objeto no ar.
A equipe acredita que sua técnica possa ser usada pode otimizar o modo como produtos são fabricados por manufatura aditiva, por meio de impressoras 3D multimateriais.
As impressoras atuais usam um dispensador para liberar cada material no objeto, o que é particularmente importante para evitar a contaminação cruzada de materiais quando produtos químicos ou materiais biológicos são usados.
A levitação acústica permitiria que vários materiais fossem usados sem contaminação cruzada ou movimentação do dispensador dentro do espaço de fabricação, essencialmente uma fabricação sem contato.
Essa técnica, quando desenvolvida, tem potencial para tornar a construção do objeto mais flexível, uma vez que o material pode ser adicionado de qualquer direção, superando a fabricação camada por camada e permitindo a produção de objetos multimateriais mais sofisticados.
Política de Uso
É Livre a reprodução de matérias mediante a citação do título do texto com link apontando para este texto. Crédito do site Nature & Space
LEVITAÇÃO ACÚSTICA MOVE OBJETOS, MONTA E IMPRIME 3D
Bibliografia
Jornal da USP
“Sons que elevam”: levitação acústica movimenta objetos sem tocar e monta estruturas
Mais informações: e-mail marcobrizzotti@gmail.com, com Marco Aurélio Brizzotti Andrade
Association for Computing Machinery (ACM)
LeviPrint: Contactless Fabrication using Full Acoustic Trapping of Elongated Parts
Inovação Tecnologica
Levitação acústica em ambiente real promete revolucionar impressão 3D
Revista: Science Advances
Artigo: High-speed acoustic holography with arbitrary scattering objects
Autores: Ryuji Hirayama, Giorgos Christopoulos, Diego Martinez Plasencia, Sriram Subramanian
Vol.: 8, Issue 24
DOI: 10.1126/sciadv.abn7614
