Como funciona uma impressora 3D

Novembro 2016

A impressora 3D é uma máquina que está prestes a invadir a indústria tradicional e, acima de tudo, criar um novo tipo de indústria, ou seja, a indústria colaborativa, também chamada de Makers. Como funciona uma impressora 3D e por que este procedimento é tão revolucionário?


Princípio da impressão em 3D

Em primeiro lugar, devemos entender que a impressão em 3D é um processo de fabricação aditiva, em contraste com os processos de fabricação convencionais, que são subtrativos. Um carpinteiro cria uma peça de madeira funcional através da remoção do material de um bloco de madeira massivo. Assim como um maquinista cria um pedaço de metal ao moldar uma peça de metal maior, em volume e em peso, do que a peça final. Em contraste com estes métodos, a impressão em 3D funciona por adição localizada de matéria para criar apenas a peça funcional final. Não há quase perda de matéria-prima (fora os suportes).


Concretamente, como funcionam as máquinas de impressão em 3D? Para fabricar uma peça física em três dimensões, todas as máquinas têm uma placa de suporte para a impressão da peça e um bocal ou uma cabeça de impressão que se move em um plano, para imprimir a matéria. Assim, a máquina imprime, em um único plano, em cada fase e é a pilha destes planos que cria o volume da peça impressa.

Observação: de um modo geral, para os processos que utilizam a luz UV ou o laser, a cabeça de impressão é fixa.

Principais tipos e impressão em 3D

FDM

O método mais comum é o FDM (Fused Deposition Modeling), que envolve o depósito de um filamento de plástico derretido na mídia impressa ou na peça que está sendo impressa. Um bocal que se move em um plano extrai um filamento de plástico quente fundido, que é depositado fundindo-se com a camada anterior. A maioria das impressoras 3D utilizam este método. Ao usar plásticos PLA ou ABS, elas permitem fazer uma prototipagem rápida ou produzir peças funcionais para a bricolagem, a decoração ou o modelismo.

Vídeo (em inglês).

Veja o ranking das 10 melhores impressoras FDM 2016 neste artigo (em inglês).

SLA

Este método começa a tocar o grande público, com impressoras como a Projet 1200 ou a Formlab que, apesar de serem destinadas ao setor profissional também são acessíveis para particulares. Este método SLA para “Stereolithography Apparatus” mistura uma resina fotossensível líquida ao feixe de luz ultravioleta para solidificar a resina. Em cada camada de impressão, a máquina expõe a resina líquida aos raios UV, que se solidifica e, em seguida, é soldada à camada anterior de resina. Este procedimento já é utilizado em odontologia e no setor de joias há alguns anos.


Veja o ranking das 10 melhores impressoras SLA 2016 neste artigo (em inglês).

SLS

Este processo ainda está limitado ao setor industrial, pois envolve uma implementação e custos significativos para um particular. O método SLS (Selective Laser Sintering) utiliza um raio laser para derreter o pó que vai se soldar à camada anterior. Esta tecnologia permite trabalhar tanto a cera quanto os metais, e as primeiras peças funcionais de metal da indústria são fabricadas através deste processo.


Vídeo (em inglês).

Como pilotar uma impressora 3D

Ao contrário dos centros de usinagem utilizados na indústria, as impressoras 3D não são pilotadas manualmente, elas funcionam exclusivamente de forma autônoma. A peça a ser fabricada é, em primeiro lugar, modelada com um software de DAC (Desenho assistido por computador).


O arquivo em 3D da peça é, em seguida, processado por um software de "corte", que vai cortar a mesma em fatias, onde cada fatia representa uma visão diferente da peça modelada. Obviamente, quanto mais camadas de impressão mais a superfície da peça será de boa qualidade e lisa. Este arquivo STL é, então, enviado para a impressora 3D que vai imprimir, sucessivamente, todas as camadas da peça para chegar ao modelo físico completo.

O processo de impressão em 3D em joalheira

A produção da peça pelo processo de impressão 3D começa com a modelagem computacional de um modelo. No caso em questão, trata-se de um anel modelado por um software de CAD:


Vistas do anel em foto virtual e em CAO.

O modelo em 3D do anel é salvo no formato STL antes de ser enviado para um software de interface da impressora 3D. Este software permite posicionar a peça sobre a bandeja de impressão da máquina e posicionar os suportes de impressão da peça. É possível escolher a posição da peça na bandeja de impressão e definir o número, o tamanho e a localização dos suportes de impressão:

Visualização da nossa peça na bandeja de impressão no software de interface da impressora.

Este software de comando da impressora 3D vai cortar o ambiente da bandeja de impressão (as peças e os suportes) em fatias e enviá-los para a máquina de impressão 3D, que vai imprimi-las sucessivamente:

Vista do modelo em resina impresso em 3D.

Em seguida, a peça impressa é separada de seus suportes para continuar o processo de fabricação correspondente. Vista do produto final feito a partir da master, impresso em 3D:


Os custos de uma impressora 3D

Ao comprar uma impressora 3D, a comparação das máquinas não deve se limitar ao preço. Essas impressoras requerem consumíveis que podem ser caros, com taxas que não aparecem no momento da compra. Em termos das impressoras do tipo FDM, por exemplo, embora elas usem matérias-primas baratas, os cartuchos de recarga podem ser bem mais caros do que o preço vendido pelo fabricante, o que limita a possibilidade de comprar com outro fornecedor integrando chips eletrônicos no cartucho, como os cartuchos de tinta das impressoras tradicionais. Quanto às impressoras FDM 3D, lembre-se de verificar se o aparelho aceita materiais de outro fornecedor e compare o preço por quilo das recargas, de acordo com os modelos da impressora.


Para as impressoras do tipo SLA, o custo das resinas pode variar de 200 a 1.300 euros por litro, de acordo com o uso, lazer ou profissional, de tais resinas. Neste caso, também, alguns fabricantes obrigam seus clientes a usarem a sua resina integrando um chip nas recargas da máquina.

Uma impressora como a Formlab acredita na aceitação de resinas de outros fornecedores para construir o seu sucesso (fonte foto). Por outro lado, a Formlab precisa mudar regularmente a bandeja de impressão, o que gera um certo custo, enquanto a Project 1200, com o uso de cartuchos substituíveis, evita este probleminha:


Foto de um cartucho de “impressora Projet 1200” com seu chip eletrônico (fonte foto).

Obrigado a Nicolas Tranchant, usuário profissional da impressora 3D e gerente da loja Vivalatina, por este artigo.
Crédito da foto da vinheta: scanrail / 123RF Banco de imagens

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