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Marcação colorida a laser imprime códigos nanométricos em produtos
Fundada em 2006 na cidade de Campinas, a BR Labs começou a desenvolver lasers para universidades e institutos de pesquisa. Spin off da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e do Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica (Cepof) – um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) apoiado pela FAPESP entre 2001 e 2013 – a startup domina a tecnologia de fabricação do laser aplicado à área industrial. Mas quis dar um passo além. Com o apoio do Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE) da FAPESP, está criando um sistema de marcação colorida a laser.
O projeto, que concluiu a Fase 1 do PIPE em fevereiro de 2017, consiste na utilização do laser de Ti:safira (titânio-safira) pulsado para produzir marcações coloridas na superfície de diferentes materiais. A física Fatima Maria Mitsue Yasuoka, pesquisadora responsável pelo projeto, explica que está trabalhando com um laser que emite pulsos na faixa de femtossegundos – unidade de medida que representa inimagináveis 10-15 segundos.
Segundo a pesquisadora, são diversas as aplicações da marcação colorida a laser, desde a impressão de logotipos em produtos voltados ao consumidor final até o controle de qualidade em peças seriadas, por meio da gravação de códigos. É possível, por exemplo, aplicar um QR Code (código de barras bidimensional) invisível para olhos humanos – uma vez que é feito em escala nanométrica –, mas que pode ser lido por um simples celular. A precisão desse sistema é impressionante, ela garante. Dentre os vários testes efetuados em laboratório, foi gravada a obra Operários, de Tarsila do Amaral, numa placa quadrada de aço inox com 10x6 milímetros.
Os feixes de luz de alta intensidade conseguem modificar a superfície do material gerando estruturas em escala nanométrica (da ordem de 10-9 metros) chamadas de ripples (ondulações). "São essas ondulações periódicas, provocadas pelas radiações ultrarrápidas sobre a superfície do material, que geram os padrões específicos de cor", explica Yasuoka.
Esse fenômeno ocorre porque os ripples comportam-se como uma rede de difração, que é o desvio da luz ao encontrar um obstáculo: a luz natural, branca, incide sobre os ripples e decompõe-se em diferentes cores, conforme o comprimento de onda. Como o laser altera a estrutura do material, a durabilidade dessa marcação é eterna. "A única maneira de tirá-la seria lixando a superfície", ela explica.
Inicialmente, o objetivo do projeto é oferecer esse serviço ao mercado brasileiro a um preço competitivo em relação ao preço desse serviço no exterior. "A partir do momento em que a empresa consiga oferecer a marcação colorida, vai aparecer quem queira adquirir o sistema em si", prevê Fatima.
Motivadas pela perspectiva da redução do custo, a BR Labs, atualmente estabelecida em São Carlos, já conta com várias empresas parceiras. "Hoje, só o laser de titânio-safira, sem os demais componentes do sistema, como software, scanner de varredura e galvanômetro, por exemplo, está na faixa de US$ 200 mil", salienta a pesquisadora.
Ela calcula que somente ao término do segundo projeto aprovado pelo PIPE, iniciado em agosto e previsto para encerrar em abril de 2018, será possível saber a que preço o serviço poderá ser oferecido ao mercado. Mas já sabe que as parcerias que estabeleceu serão fundamentais para a redução do custo de produção no futuro. "Em grupo é possível fechar lotes para a compra de matéria-prima com um valor mais acessível", destaca. "Adquiri experiência ao longo de vários anos trabalhando em empresa. Por isso sei que dominar a tecnologia e trazê-la ao país é um projeto possível."
Com pós-doutorado pelo Instituto de Física de São Carlos e experiência como docente em várias universidades, Fatima Yasuoka atuou também como pesquisadora e gerente de projetos na Opto Eletrônica por 13 anos antes de ser convidada a trabalhar na BR Labs. "A BR Labs ficava em Campinas e tinha essa característica de inovação tecnológica na área de Fotônica. Mas precisava de um administrador que pudesse ficar mais na empresa. Como não dou aulas em tempo integral foi possível dedicar-me também à administração."
Empresária e pesquisadora, agora Fatima busca levar ao projeto a experiência que teve na vida profissional, promovendo uma rara interação entre universidade e empresa. "Estamos trazendo alunos do meio acadêmico e indo para uma área de fronteira", relata.
Atualmente, a BR Labs está incubada na ParqTec, de São Carlos, e também conta com a cooperação da Universidade Federal de São Carlos e do Instituto de Física e Escola de Engenharia da Universidade de São Paulo campus de São Carlos. Nessas universidades existem ferramentas indispensáveis a pesquisas no campo da nanotecnologia, como os microscópios de varredura eletrônica e de força atômica que a grande maioria das empresas não consegue adquirir.
É também no meio acadêmico que Fatima consegue encontrar colaboradores fundamentais para o sucesso de seu projeto. "Estou montando uma equipe forte para atingir os objetivos da segunda fase do PIPE. Vou precisar de um engenheiro que tenha os conhecimentos necessários para fazer o controle eletrônico do sistema, um outro que saiba programar e ainda outro engenheiro com formação em materiais, além de um físico para conseguir entender e unificar tudo isso", diz.
Desafio na bancada
Tarefas que costumam angustiar os novos empresários oriundos do meio acadêmico, como firmar parcerias, calcular custos ou, mesmo, elaborar projetos PIPE – "a Opto foi uma das primeiras a submeter projetos e teve vários aprovados" – já haviam se incorporado à rotina de Fatima Yasuoka quando ela resolveu assumir essa nova pesquisa. Seu maior desafio foi no laboratório: "Conseguir provar que tínhamos capacidade para pegar vários materiais e marcá-los com laser de femtossegundos, gerando cores predefinidas". Embora já tivesse trabalhado com aplicação de lasers, essa é a primeira experiência da pesquisadora na marcação de superfícies, na qual contou com uma equipe formado por engenheiro eletrônico, físicos e aluno de graduação no âmbito de programa de iniciação científica.&n bsp;
Yasuoka conta que, ao longo da Fase 1 do projeto, trabalhou com aço, ouro, platina, alumínio, bronze, cobre, latão e até acrílico, dentre outros materiais. Segundo a pesquisadora, para obter a coloração adequada é necessário ter um controle muito preciso das alterações provocadas nas estruturas. E para cada tipo de superfície, o controle é diferente: "Mudam a potência do laser, a velocidade de varredura do microscópio, o número de varreduras que se repetem e o tipo de polimento de material", exemplifica.
Por isso, a próxima etapa é criar um protocolo para cada tipo de material. "Os objetivos até aqui foram cumpridos. Na primeira fase, mostramos que conseguimos gravar em diferentes cores. Ainda não dominamos muito bem o tom de cada cor, mas, na segunda fase, pretendemos melhorar o software de forma a obter maior controle. O objetivo final é chegar a um padrão que se possa replicar em série", conclui.