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Um dos maioresdesafios que os recém-chegados enfrentam com a tecnologia de impressão 3D é distinguir entre os diferentes processos e materiais disponíveis.

Qual é a diferença entre os tipos de impressão 3D, como FDM e SLA, por exemplo?Ou SLA e DLP?Ou EBM e DMLS?

Pode ser bem confuso.E isso de fato é uma sopa de letrinhas e não sinta-se envergonhado caso você erre alguma delas.

O que você precisaentender é que a impressão 3D é na verdade um termo abrangente que engloba um grupo de processos, e que existem vários tipos de impressão 3D e não somente um.

Existe umanorma ISO / ASTM 52900, criada em 2015, que tem justamente o objetivo de padronizar toda terminologia e classificar cada um dos diferentes tipos de impressoras 3D.

No total são sete categorias diferentes de processos de fabricação aditiva que foram identificadas e estabelecidas.

Esses sete processos de impressão 3D trazem hoje, mais de dez tipos diferentes de tecnologia de impressão 3D que são usados pelas impressoras atualmente.

PROCESSO DE IMPRESSÃO 3D: EXTRUSÃO DE MATERIAL

As impressoras FDM são os tipos mais comuns de tecnologia de impressão 3D disponíveis e os mais baratos e você também pode encontrar esta tecnologia sendo chamada defabricação de filamentos fundidos, ou FFF.

O funcionamento de uma impressora 3D FDM/FFF é simples. Ela é carregada com uma bobina/carretel de filamento. O filamento então é direcionado a uma cabeça de extrusão onde éempurrado por um motor com um tracionadoraté um bico aquecido a temperaturas normalmente entre 190 a 250C onde o material é derretido.

Para o processo de impressão aimpressora move a cabeça de extrusão ao longo das coordenadas especificadas, colocando o material fundido na mesa/base, onde o mesmo esfria e solidifica.

Quando uma camada é concluída, a impressora continua e parte para a próximacamada.Esse processo de impressão de camada sobre camada se repete até que o objeto esteja totalmente formado.

Dependendo da geometria do objeto, às vezes é necessário adicionar estruturas de suporte, por exemplo, se um modelo tiver partes pendentes íngremes. Após a impressão estes suportes são retirados e descartados. Eles também podem serfeitos em um material solúvel e no processo de pós processamento da peça serretirados com água.

Esta tecnologia tem avançado cada vez mais e tem sido alvo de investimentos em empresas automotivas, de injeção, calçadista, odontológico, em universidades, faculdades, centros de estudo, em escritórios de desenvolvimento de produtos, agências de marketing, desenvolvimento de jogos e tem atingido inclusive empreendedores antenados nas possibilidades que a impressão 3D FDM os possibilita.

Devido ao avanço dos materiais ulitizados e ao desenvolvimento de técnicas de acabamento, hoje as peças impressas em FDM não servem somente para visualização ou protótipos. Elas vão além disso, nos possibilitando inclusive a fabricação de peças para uso final, desde decoração até funções mecânicas.

Centenas de pequenos negócios estão vindo a vida e muitos deles trazendo consigo o desenvolvimento de produtos finais que em outrora era inviável de serem feitos devido a custos com ferramental, injeção, etc. Com o avanço do conhecimento nesta área, com as quebras de patentes e com a popularização, inclusive do ensino, hoje já é possível por exemplo, estudar de casa em um curso de impressão 3D que ensina inclusive a fazer uma impressora 3D passo a passo. Imagina o poder que isso tem, uma vez que o indivíduo pode aprender de qualquer lugar apenas tendo uma conexão de internet e um smartphone.

PROCESSO DE IMPRESSÃO 3D: polimerização em cuba

SLA / DLP / LCD

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A polimerização em cuba é um processo de impressão 3D em que uma resina fotopolimérica em uma cuba é curada seletivamente por uma fonte de luz.As duas formas mais comuns de polimerização em cuba são SLA (Stereolithography) e DLP (Digital Light Processing) e mais recentemente tem se popularizado bastante a sistema por LCD, principalmente nas impressoras chinesas de baixo custo.

A diferença fundamental entre esses tipos de tecnologia de impressão 3D é a fonte de luz que eles usam para curar a resina.As impressoras SLA usam um laser pontual, em contraste com a abordagem voxel usada por uma impressora DLP.

Estereolitografia (SLA)

O SLA possui a distinção histórica de ser a primeira tecnologia de impressão 3D do mundo.A estereolitografia foi inventada por Chuck Hull em 1986, que registrou uma patente sobre a tecnologia e fundou a empresa 3D Systems para comercializá-la.

Uma impressora SLA usa espelhos, conhecidos como galvanômetros ou galvos, com um posicionado no eixo X e outro no eixo Y.Esses galvos apontam rapidamente um feixe de laser através de um tanque de resina, curando e solidificando seletivamente uma seção transversal do objeto dentro dessa área de construção, construindo-o camada por camada.

A maioria das impressoras SLA usa um laser de estado sólido para curar peças.A desvantagem desses tipos de tecnologia de impressão 3D usando um laser de ponto é que pode demorar mais para rastrear a seção transversal de um objeto quando comparado ao DLP.

Processamento Digital de Luz (DLP)

Olhando para as máquinas de processamento digital de luz, esses tipos de tecnologia de impressão 3D são quase os mesmos do SLA.

A principal diferença é que o DLP usa um projetor de luz digital para exibir uma única imagem de cada camada de uma só vez (ou vários flashes para partes maiores).

Como o projetor é uma tela digital, a imagem de cada camada é composta por pixels quadrados, resultando em uma camada formada a partir de pequenos blocos retangulares chamados voxels.

O DLP pode obter tempos de impressão mais rápidos em comparação com o SLA.Isso ocorre porque uma camada inteira é exposta de uma só vez, em vez de rastrear a área da seção transversal com a ponta de um laser.

A luz é projetada na resina usando telas de diodo emissor de luz (LED) ou uma fonte de luz UV (lâmpada) que é direcionada para a superfície de construção por um dispositivo de micro-espelho digital (DMD).

Um DMD é um conjunto de micro-espelhos que controlam onde a luz é projetada e geram o padrão de luz na superfície de construção.

Display de Cristal Líquido(LCD)

O LCD é uma variação do SLA que usa um monitor de diodo de cristal líquido, o mesmo que na maioria dos laptops e telefones celulares, como uma máscara.Também é conhecido como MSLA, ou SLA mascarado.

Uma fonte de luz é colocada de um lado e a resina do outro.Como a camada inteira pode ser exposta ao mesmo tempo, geralmente é mais rápida para imprimir os objetos.

Exemplos de impressoras SLA baseadas em LCD são a Anycubic Photon e a Wanhao Duplicator 7.

Uma das boas razões para o sistema com LCD não ser o mais usado entre os 3 seria o fato de que há uma quantidade limitada de luz que pode passar pelo painel LCD antes que ele superaqueça e se destrua.

Isso limita a velocidade com que a impressão pode ocorrer.Para ajudar a compensar essa menor quantidade de exposição à luz,os fabricantes de resina aumentam os monômeros e os iniciadores fotossensíveis, e isso gera um efeito que causa oaumento no potencial de retração e peças mais fracas.

Mesmo com este problema, que não chega aos ouvidos do grande público, devido ao baixo custo de fabricação dos LCDs este tipo de equipamento tem explodido suas vendas nos últimos meses através de máquinas como a Anycubic Photon e similares chinesas.

PROCESSO DE IMPRESSÃO EM 3D: FUSÃO EM LEITO DE PÓ (POLÍMEROS)

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O Powder Bed Fusion é um processo de impressão 3D em que uma fonte de energia térmica induz seletivamente a fusão entre partículas de pó dentro de uma área de construção para criar um objeto sólido.

Muitos dispositivos Powder Bed Fusion também empregam um mecanismo para aplicar e alisar o pó simultaneamente a um objeto que está sendo fabricado, de modo que o item final fica dentro do pó, que serve também como suporte para a peça durante a fabricação.

Sinterização Seletiva a Laser (SLS)

A criação de um objeto com esta tecnologia é conhecida como Sinterização seletiva a laser (SLS).

À medida que as patentes industriais expiram, esses tipos de tecnologia de impressão 3D estão se tornando cada vez mais comuns e com menor custo.

Primeiro, uma caixa de pó de polímero é aquecida a uma temperatura logo abaixo do ponto de fusão do polímero.

Em seguida, uma lâmina ou limpador de recobrimento deposita uma camada muito fina do material em pó,normalmente com 0,1 mm de espessura em uma plataforma/mesa.

Um feixe de laser de CO2 começa a varrer a superfície.O laser sinteriza seletivamente o pó e solidifica uma seção transversal do objeto.Assim como o SLA, o laser é focado no local correto por um par de galvos.

Quando toda a seção transversal é digitalizada, a plataforma/mesa desce a espessura de uma camada em altura.A lâmina de revestimento deposita uma nova camada de pó sobre a camada recentemente digitalizada, e o laser sinteriza a próxima seção transversal do objeto sobre as seções previamente solidificadas.

Essas etapas são repetidas até que todos os objetos sejam totalmente fabricados.O pó que não foi sinterizado permanece no lugar servindo como apoio da peça fabricada, o que elimina a necessidade de suportes além peça, como no FDM ou SLA.

PROCESSO DE IMPRESSÃO 3D: JATEAMENTO DE MATERIAIS (material jetting)

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O jateamento de material é um processo de impressão 3D em que as gotículas de material são depositadas e curadas seletivamente em uma base/mesa.Usando fotopolímeros ou gotas de cera que curam quando expostos à luz, os objetos são construídos uma camada por vez.

A natureza do processo de jateamento de materiais permite que diferentes materiais sejam impressos no mesmo objeto.Uma aplicação para essa técnica é a possibilidade defabricar estruturas de suporte de um material diferente para o modelo que está sendo produzido.

Queda sob demanda/Drop on Demand (DOD)

O Drop on Demand (DOD) é um tipo de tecnologia de impressão 3D que usa um par de jatos de tinta.Um deposita os materiais de construção, que normalmente são do tipo cera.

O segundo é usado para material de suporte dissolúvel.Assim como ocorre com os tipos típicos de tecnologia de impressão 3D, as impressoras DOD seguem um caminho predeterminado para injetar material em uma deposição pontual, criando a área de seção transversal de um objeto camada por camada.

As impressoras DOD também usam um sistema que desliza sobre a área de construção após a criação de cada camada, garantindo uma superfície perfeitamente plana antes de iniciar a próxima camada.

As impressoras DOD geralmente são usadas para criar padrões adequados para fundição por cera perdida ou fundição e outras aplicações de fabricação de moldes.

PROCESSO DE IMPRESSÃO 3D:LOM (Laminated Object Manufacturing)

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A fabricação de objetos laminados ( LOM) é um sistema de prototipagem rápida desenvolvido pela empresa Helisys Inc.(A Cubic Technologies agora é a organização sucessora da Helisys).

Neste sistema as camadas de papel revestido de adesivo plástico ou laminado metálico são sucessivamente colados e cortados por uma faca ou cortador a laser para moldar a peça.

Os objetos impressos com esta técnica, podem ser modificados adicionalmente por usinagem ou perfuração após a impressão.

A resolução típica da camada para este processo se define pela matéria prima do material e geralmente varia de espessura de uma a algumas folhas de papel A4.

O processo é executado da seguinte maneira:

  1. A folha é aderida a um substrato com um rolo aquecido.
  2. O laser rastreia as dimensões desejadas do protótipo.
  3. Área cruzada a laser que não tocaa peça para facilitar a remoção de resíduos.
  4. A plataforma com a camada concluída se move para fora do caminho.
  5. Uma nova folha de material é rolada na posição.
  6. A plataforma desce para uma nova posição para receber a próxima camada.
  7. O processo é repetido até a preparação do modelo ou protótipo completo

PROCESSO DE IMPRESSÃO 3D: binder jetting

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O Binder Jetting é um processo de impressão 3D em que um agente de ligação líquida (aglutinante) liga seletivamente regiões de um leito de pó.

O Binder Jetting é uma tecnologia de impressão 3D semelhante à SLS, com a exigência de uma camada inicial de pó na base/mesa.Mas, diferentemente do SLS, que usa um laser para sinterizar o pó, o Binder Jetting move a cabeça de impressão sobre a superfície do pó depositando gotículas de ligante, que normalmente têm 80 mícrons de diâmetro.Essas gotículas ligam as partículas de pó para produzir cada camada do objeto.

Depois que uma camada é impressa, o leito de pó é abaixado e uma nova camada de pó é espalhada sobre a camada impressa recentemente.Este processo é repetido até que um objeto completo seja formado.

O objeto é então deixado no pó para curar e ganhar força.Em seguida, o objeto é removido do leito de pó e qualquer pó não ligado é removido usando ar comprimido.

Sand Binder Jatting (Jateamento de Ligantes de Areia)