O que é impressão 3D? Guia definitivo

O que é impressão 3D? Guia definitivo

Descubra tudo sobre a impressão 3D com esse guia nível básico completo!


A manufatura aditiva, ou popularmente conhecida como impressão 3D, é um termo que surgiu no anos 90 para designar a criação de modelos físicos por meio de projetos digitais. Fazem parte dessa tecnologia todo equipamento capaz de tornar físico um modelo gerado por computador, cada um possui suas individualidades, mas todas seguem o mesmo princípio: fabricação de objetivos físicos por meio de adição de materiais camadas por camada.

Ela faz parte da chamada 4º Revolução Industrial e vem revolucionando o modo do projetar e produzir. Diversos setores estão incorporando a manufatura aditiva no seu processo de produção e, a cada dia, novos materiais, equipamentos, softwares e atualizações no campo de impressão 3D vem surgindo, portanto, é muito importante sempre estar atento as novas tendências de mercado.

Esse guia tem por objetivo apresentar os principais tópicos relacionados a impressão 3D para você que ainda não teve nenhum ou pouco contato com a tecnologia.

1. História da impressão 3D

Você sabia que mesmo aparentando ser uma tecnologia muito recente, na verdade a impressão 3D ela foi criada nos anos 80? Tudo começou com o desenvolvimento de um tipo de impressão a base de laser (estereolitografia) produzida pelo norte-americano Chuck Hull.

O norte-americano desejava fazer um equipamento que fosse capaz de construir peças de plástico de forma mais rápida e o resultado foi um sucesso. Os métodos antecessores levavam semanas para construir um objeto de plástico enquanto que a impressão 3D permitia a produção 25 a 100 vezes mais rápido. Além disso, a tecnologia possibilitou a produção de geometrias complexas que antes não eram possíveis e, por consequência, a possibilidade de criar produtos inovadores no mercado.

Pouco tempo depois, em 1989 para ser mais específico, surgiu a tecnologia do tipo filamento que conhecemos hoje – as impressoras FFF (Fabricação por Filamento Fundido) – e que estão presentes nos nossos equipamentos.
Atualmente, o tipo mais comum no mercado são as do tipo FFF (Fabricação com Filamento Fundido), muito em virtude do menor custo. Esse modo de impressão 3D se popularizou muito rapidamente em meados de 2010 para comunidade em geral. Assim nasceu a impressão 3D como conhecemos hoje.

2. Como funciona a impressão 3D

Como você pode notar, o primeiro modelo de impressão construído não foi o modelo que vemos comumente, a do tipo de filamento, isso porque existem várias categorias de impressoras 3D. Os tipos de impressora variam principalmente pelo modo de solidificação da matéria prima e o estado do material. Veja a seguir as principais tecnologias:

Como já vimos, existem diversos modelos, mas todos eles seguem o mesmo princípio: adição sucessiva de material em camadas. O esquema ilustrado abaixo representa as etapas principais.

Para impressão de qualquer objeto, é preciso ter sua versão 3D virtual. Esse arquivo pode ser gerado em qualquer software de modelagem 3D – SolidWorks, Fusion 360, Blender e Rhinoceros são alguns exemplos – bastando apenas exportá-lo em formato STL, OBJ ou 3MF.

Em seguida, o objeto é inserido no software fatiador (slicer) para que possa ser preparado. Existem diversos fatiadores disponíveis e os equipamentos Mousta aceitam todos deles.
A função do fatiador é converter o 3D gerado na linguagem da máquina (código G) e, como próprio nome diz, fatiar o modelo em camadas. É neste momento que o software define os comandos da impressora a respeito de temperatura, posição, velocidade, e outros, que irão orientar a máquina no processo de construção da peça. Portanto, é uma das etapas mais importantes na manufatura aditiva.

3. Aplicações da impressão 3D

Hoje em dia a impressão 3D vem sendo aplicada em diversas áreas da sociedade… casas, roupas, medicina, joalheria, indústria, decoração, etc os exemplos são muitos. A seguir veremos alguns cases interessantes que estão sendo transformados pela impressão 3D.

Como comentamos no inicio, uma das grandes vantagens está no fato de ter grande flexibilidade na produção de peças que antes eram custosas e demoradas para serem produzidas.

4. Componentes principais de uma impressora 3D

Os equipamentos do tipo extrusão de plástico possuem alguns componentes determinantes na hora de realizar sua impressão, são eles: extrusora, cabeçote e mesa de impressão.

A extrusora tem função de tracionar o material até o cabeçote, esse por sua vez aquece o bico para que deposite o material na mesa de impressão que funciona como base fixadora da peça.
O bico é aquecido até uma determinada temperatura para derreter o material escolhido. O cabeçote, seguindo coordenadas específicas, deposita o filamento derretido na mesa de impressão, onde resfria e solidifica. A figura abaixo ilustra o processo representando os componentes principais.

A extrusora pode estar localizada no cabeçote, sendo chamada de extrusora direct ou longe do cabeçote, conhecido como bowden. As impressoras Mousta possuem esse último tipo, já que assim o cabeçote fica mais leve e com maiores velocidades de impressão.

5. Do projeto a impressão, passo a passo

A impressão 3D vem possibilitando uma liberdade de criação enorme, contudo alguns pontos precisam ser levados em consideração antes de começar um projeto. Como comentamos, para ter-se imprimir é necessário um modelo 3D, e vamos ver um pouco algumas formas de modelar.

Os melhores softwares de modelagem 3D
A maneira mais convencional para conseguir seu modelo é através de programas CAD. Existem muitos disponíveis, listamos os principais e aqueles mais usuais para impressão 3D.

SolidWorks
Voltado para criações paramétricas, o SolidWorks é uma solução é ideal para projetos mecânicos e de engenharia. O programa é conhecido por permitir a construção de formas exatas e para projetos que exigem complexidade construtiva, como motores, máquinas e similares. Para quem trabalha com projetos de prototipagem, por exemplo, o SolidWorks surge como uma  ótima alternativa. É possível simular encaixes e funcionamentos de sistemas, inclusive com testes e estudos de movimentos, tensão, estresse térmico, entre outros.

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Fusion 360
O Fusion360 possui ampla quantidade de recursos e é considerado um dos mais completos para quem está começando com modelagem para impressão 3D. O software também permite criações paramétricas, modelagem “freeform”, sólidas e montagens. Uma das grandes características do programa é facilidade de uso, a interface é intuitiva e auxilia o aprendizado para quem é iniciante nessa área.

MeshMixer
Diferente do SolidWorks e Fusion 360 que são paramétricos, o Meshmixer é um software de malha. O programa possui recursos voltados para objetos orgânicos, como personagens, cenários e afins. Pense nele como uma versão virtual de modelagem com argila, existem recursos que simulam esse modo de trabalhar.

Blender
Seguindo com programas de modelagem em malha, chegamos no super conhecido Blender. A grande vantagem do software é a de ser gratuito, open source e com grande base de usuários. Por conta disso existe uma grande biblioteca de conteúdo ensinando-o, inclusive em português.

Melhores softwares fatiadores
Como vimos, com o modelo virtual feito, é preciso fatiar e preparar a peça para a impressão física propriamente dita. Para isso existem alguns softwares fatiadores bem conhecidos na comunidade 3D e vamos mostrar dois dos mais usados.

Simplify 3D
O Simplify3D é uma das opções mais usadas como software de impressão 3D. É preciso investir na licença do software, que é bem completo. É possível personalizar toda a sua impressão, inserindo parâmetros diversos. O software lhe mostra uma estimativa de duração da impressão e peso em material gasto. Também é possível configurar o valor gasto no filamento para encontrar o custo de produção da peça.

Cura 
O Cura é um software de impressão 3D gratuito e open source. Assim como o Blender, existem diversos tutoriais para quem está a fim de aprender mais sobre fatiamento de peças. O Cura tem diferentes modos de utilização, indo do Básico até o Avançado. Neste último é possível configurar diversos parâmetros para sua peça.

Configurações da impressão

Uma das principais questões para levar em consideração para materializar uma peça é a configuração de fatiamento. É neste momento em que se define os parâmetros que irão definir o melhor resultado desejado, como melhor qualidade e resistência, por exemplo.
É importante enxergar cada projeto com  uma definição específica de fatiamento visto que cada peça pode se comportar de maneira diferente no momento da impressão.

No fatiador, existem algumas diferenciações referentes as camadas do objeto. O software permite o controle de quatro regiões da peça: camada de topo (top layer), preenchimento (infill), camada de perímetro (outline shell) e camada inferior (bottom layer). Quanto maior o número dessas camadas, maior resistência e mais material será utilizado para imprimir.

Velocidade de impressão

.A velocidade da sua impressão é um dos principais fatores que influenciam uma boa impressão. É necessário pensar de forma estratégica na melhor velocidade para seu projeto. Muitas vezes aumentar a velocidade demais pode ser prejudicial.

Altura da camada

Assim como a velocidade, a altura de camada está diretamente ligada com a qualidade da peça. Ela define a resolução. Quanto menor a altura escolhida, maior será a qualidade superficial, porém maior o tempo de impressão final.  No geral varia entre 0,05 mm a 0,4 mm.

Suporte de impressão 3D

Quando se fala em impressão, pensa-se muito na liberdade de formas que podem ser produzidas e uma das questões mais importantes para garantir que tenha uma impressão de sucesso quando há superfícies sem sustentação.

6. Erros comuns

Muitas pessoas acreditam que basta comprar uma impressora e começar a produzir peças ao modo plug and play, sem que o usuário faça qualquer modificação. É preciso tomar cuidados no momento de planejar uma peça para impressão e quando isso não acontece, problemas podem vir a acontecer. Listamos alguns exemplos para exemplificar.

Falta de aderência na primeira camada

A primeira camada pode ser considerada o momento mais importante na busca pela impressão de qualidade. A falta de aderência nesse momento pode prejudicar todo processo e a chance de perder a peça é grande. Uma das causa desse problema é a distância grande do bico em relação a mesa, superfície fria (mesa não aquecida), mesa desnivelada e falta de fixador. Sempre certifique-se que a mesa esteja limpa, bem nivelada e com fixador para que possa ter sucesso na primeira camada.

Sub extrusão

Sub extrusão consiste na falta de material para formar as camadas que pode deixar a peça frágil, com furos e falhas nas paredes. Existem diversos motivos que podem levar a esse problema, mas os principais causadores são entupimento do bico extrusor, velocidade de impressão muito elevada, temperatura de impressão muito alta e resíduos no filamento. Para que isso não ocorra é essencial manutenção periódica do bico, uso de filamentos sem umidade e/ou poeira, e velocidade de impressão 3D compatível com a máquina e o material.

Stringing (fios soltos)

Comumente visto em peças que exigem muito retract, a presença de “fios soltos” acontece quando o cabeçote sai de um ponto ao outro e ocorre uma deposição extra de material durante o caminho. Isso é resolvido com a regulagem da taxa de retract configurada no fatiador, na maioria das vezes basta aumentar a distância do retract.

 Material para impressão 3D – principais filamentos

Conhecer os materiais de impressão 3D é fundamental na busca pela melhor eficiência em projeto. Como já vimos, na tecnologia FFF o material é plástico e chamamo-o de filamento. Os mais conhecidos e usados no mercado são ABS, PLA, PETG e Flexível, não necessariamente nessa ordem. Vamos comentar um pouco sobre cada um a seguir.

PLA

O Poliácido láctico (PLA) é um material biodegradável originado de fontes renováveis naturais, como amido de milho, cana-de-açúcar, beterraba e batata. Ele é conhecido na impressão 3D pela sua facilidade de uso em diversas impressoras e poder ser usado em todo tipo de impressora, incluindo impressoras abertas. O filamento PLA para impressora 3D tem alta dureza e ótima qualidade superficial sem necessidade de acabamento. Sua resistência mecânica com carga estática é alta.

ABS

O filamento ABS é um polímero tradicional nos meios produtivos que usam plástico. Ele tem características que permitem alta resistência mecânica e térmica, além da possuir facilidade de acabamento (lixa e com acetona). É indicado para peças de uso final, como protótipos de engenharia ou até mesmo produtos finais.
A dica fica ao fato de precisar de impressora fechada e fixador na mesa para evitar o efeito de warping na peça.

PETG

O PETG tem alta resistência química, mecânica e intermediária resistência térmica. É conhecido por combinar (ainda que parcialmente) as melhores características do PLA e do ABS: é possível imprimir em impressora aberta e ainda tem boa resistência mecânica. Além do mais, é um material reciclável, biodegradável e não libera substâncias nocivas.

Flexível

O filamento flexível é um filamento composto por um elastômero semelhantes ao silicone, ou seja, possui grande elasticidade. Tecnicamente chamado de poliuretano termoplástico, pode ser usado para peças que exijam grande contorção sem se romper, como por exemplo, palmilhas para calçados. A única observação é a de que esse filamento necessita de atenção especial na configuração de impressão.

7. Técnicas de acabamento

É possível dar uma acabamento superficial para peças impressas e o processo pode ser surpreendente. Existem algumas técnicas simples que podem deixar sua peça ainda mais apurada.

Lixamento e pintura

Assim como outras formas de manufatura, o uso de lixa para dar acabamento na impressão 3D é extremamente útil. Por ser tratar de plástico, lixar peças é uma forma simples de retirar as marcas das camadas e deixar a superfície lisa. Esse processo é importante também na hora de fazer ajustes para encaixes e principalmente na preparação da peça para pintura. Para pintura, basta preparar a superfície lixando-a e aplicando produtos preparadores (como o primer) e posteriormente aplicar a tinta desejada. No geral tinta acrílica funciona para os principais filamentos, mas é sempre válido testar antes de pintar.

Acabamento com cetona pura

Uma alternativa interessante para dar acabamento é o uso de acetona pura. Ao passar acetona pura em plástico ABS ocorre reação entre os dois materiais e o resultado é de uma superfície lisa e brilhante. O ponto negativo é que a peça pode perder detalhes, principalmente de cantos retos, o qual passa a ficar menos retos e mais suave.

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