A impressão 3D, também conhecida como fabricação aditiva, surgiu em 1984 e desde então vem se destacando por ser um processo de fabricação rápido, barato e versátil. Esse método de fabricação consiste na deposição de materiais em camadas, com base em um modelo digital da peça a ser fabricada. Existem alguns tipos de impressoras 3D e nesse artigo trataremos sobre as principais forma de impressão, suas limitações, vantagens e desvantagens.

 

A modelagem computacional

Tudo começa na modelagem computacional. Essa etapa consiste em criar um modelo computacional da peça que se deseja imprimir. Existem diversos softwares onde é possível criar esse desenho, um deles é o SolidWorks , software de trabalho da TECMEC. Esses softwares permitem criar praticamente qualquer produto virtualmente, contudo tem alguns cuidados que devem ser tomados para tornar o produto possível para ser impresso.

A próxima etapa depende do tipo de impressora. Atualmente, existem três principais modelos de impressão (modelagem por fusão e depósito, sinterização seletiva a laser e estereolitografia) e a seguir trataremos mais a fundo cada modelo.

 

Tipos de impressoras

 

  • Modelagem por Fusão e Depósito (FDM)

 

Esse é a forma mais comum de impressão. Assim que o modelo tridimensional está pronto, é preciso enviá-lo para o software da impressora para que você possa definir as características principais, como as dimensões e a “resolução” da imagem, que é medida pela espessura das camadas sobrepostas no momento da impressão. Quanto mais detalhes, melhor será a qualidade do objeto, porém maior será o tempo de impressão.

Um software para essa etapa é o Repetier-Host que pega o modelo a ser impresso e fatia como se fossem as camadas que a impressora faria. Assim, o programa também retorna o número de camadas necessárias, tempo de impressão e a quantidade total de material necessário. Assim, consegue-se estimar o custo de material para imprimir uma peça.

Esse forma de impressão é muito simples: um bico injetor esquenta o filamento de material de impressão e deposita numa base. O bico injetor se movimenta ao longo do plano, depositando o material, para dar forma à peça. O caminho percorrido pelo bico injetor é definido pelo software da impressora na etapa de fatiamento. Enquanto o bico injetor se move no plano horizontal, a base se move lentamente na vertical e assim formam-se as camadas da peça. Esse combinação de movimento continua até que o objeto fique pronto.

 

  • Sinterização Seletiva a Laser (SLS)

 

Essa forma de impressão é menos convencional por necessitar de uma máquina mais robusta, contudo é igualmente (ou até mais) precisa e econômica. A grande vantagem dessa forma de impressão é a gama de materiais que a impressora é capaz de trabalhar, variando de polímeros a alguns metais. Isso porque ela não utiliza  filamentos do material, e sim o material em pó.

Para iniciar o processo de fabricação, é preciso preencher a câmara de impressão com o pó. Depois disso, a máquina se encarrega de nivelar o material em uma camada completamente uniforme. Em seguida, um laser de altíssima potência é projetado no pó; o material entra em fusão, criando uma camada. Para continuar, a plataforma central desce e um rolo aquecido passa sobre toda a superfície de impressão, cobrindo a camada recém-criada com mais pó e gerando uma nova camada uniforme. Esse processo se repete até que toda a peça seja fabricada. Dá uma olhada no vídeo logo abaixo para esse processo ficar mais claro. 

No final do processo, a peça fica encoberta por uma grande camada de pó, sendo necessário remover o excedente do material para obter o objeto. Vale lembrar que esse excesso pode ser reutilizado em outras impressões, reduzindo o desperdício de material.

 

  • Estereolitografia (SLA)

 

A estereolitografia, ou fotossolidificação, é muito semelhante com a SLS, salvo pelo material de trabalho, uma espécie de resina plástica que pode ser “curada” com luz ultravioleta. Essa resina fica em um reservatório e uma base móvel fica imerso nessa resina. O laser é, então, projetado na superfície do líquido, que se solidifica somente no local em que o laser foi projetado e o material solidificado deposita na plataforma. Depois disso, a plataforma central desce um pouco — exatamente o espaço necessário para que a próxima camada seja criada — e o líquido cobre tudo novamente. O processo continua assim até o final. 

Esse tipo de equipamento pode criar modelos complexos e resistentes de maneira relativamente rápida, porém as máquinas são relativamente mais caras para o público e o custo do litro da resina plástica líquida pode ultrapassar as centenas de dólares, o que torna o processo de fabricação ligeiramente mais caro do que o de outros modelos.

 

Limites da Impressão

A tecnologia de impressão 3D é relativamente nova, e avança a passos largos, muito em breve será capaz de imprimir quase tudo que quisermos em vários materiais diferentes.  Atualmente, a tecnologia é capaz de produzir peças extremamente complexas, peças móveis associadas e até mesmo casas, como foi o caso da empresa chinesa Win Su.

Uma das principais aplicações de impressão 3D é na área da biomédica, na fabricação de próteses e exoesqueletos para pessoas com deficiência motora. Uma das maiores vantagens, nesse caso, é a rápida substituição das partes caso alguma delas venha a se quebrar; algo que é comum acontecer principalmente com crianças.

 

Vantagem e desvantagens

Um projeto de engenharia deve conciliar design, custo e tempo para fabricação. A tecnologia de impressão 3D apresenta essas vantagens pois as impressoras possuem alta precisão e trabalham com materiais relativamente baratos.  Além disso, esses materiais possuem alta resistência mecânica. A única desvantagem dessa tecnologia é que as peças não podem trabalhar em altas temperaturas.

Uma grande vantagem de ter uma impressora 3D nos processos industriais, também, é diversidade de peças fabricadas em uma única máquina. Na manufatura tradicional, muitas vezes é preciso investir em diversos maquinários para operar materiais diferentes, o que implica em custos elevados e aumento do tempo de produção. Com impressoras 3D que utilizam tecnologias FDM, é possível, em um único processo trabalhar com matérias primas variadas, tornando a fabricação muito mais prática. Além disso, os materiais podem ser coloridos na própria bandeja de impressão, necessitando cada vez menos de procedimentos manuais. A tendência para um futuro próximo é ampliar o espectro de materiais imprimíveis em 3D. Esse é um dos motivos que levou GE a investir milhões nessa tecnologia. A indústria aposta que  20% de sua produção deverá envolver processos de impressão 3D até 2025. No mesmo caminho estão a Ford Motors, a Airbus e a Boing, que já incorporaram a tecnologia às suas inovações e vem investindo crescentemente nessa tecnologia.