Tudo sobre Impressão 3D
TUDO
SOBRE IMPRESSÃO 3D
O
Que é, Como Funciona e Tipos
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Atualizado em: 1 de
outubro de 2020 às 9:47
Muitos dizem que impressão 3D é algo complicado e
acabam por se afugentar… Mas vamos te provar que essa tecnologia não é nenhum
bicho de sete cabeças!
Essa fantástica tecnologia
de fabricação digital quebrou antigos paradigmas, abriu novas
possibilidades à diversos setores e já mudou (e até salvou) a vida de muitas de
pessoas.
Profissionais da área de
engenharia, design, educação, medicina – e diversos outros segmentos – já
descobriram o potencial da impressão 3D e incorporaram seu uso no dia a dia.
Graças à um salto de
acessibilidade nos últimos anos, a tecnologia se popularizou tanto que hoje até
mesmo hobistas (entusiastas) já tem acesso à máquinas de impressão 3D caseiras.
Para se ter uma
idéia, o mercado de impressão 3D tem
projeção de mover mais de 15 bilhões de dólares até 2020!
Preparado para saber tudo
sobre impressão 3D?
Acompanhe os próximos
capítulos para entender o que é impressão 3D, quais são os tipos de impressão
3D, quanto custa uma impressão 3D e muito mais!
O que é impressão 3D?
Impressão 3D – ou manufatura aditiva – é um processo
de fabricação de objetos físicos a partir de um modelo digital.
Existem alguns tipos de
máquina de impressão 3D, tendo em comum o funcionamento por meio da adição
de materiais, camada sob camada, para fabricação de qualquer
objeto.
Devido a esta inovadora
forma de fabricação, as técnicas de impressão 3D permitem se chegar a objetos
com geometrias complexas e nunca antes possíveis.
A impressão 3D
literalmente revolucionou os processos tradicionais de manufatura, e é
considerada hoje um importante pilar da chamada quarta revolução
industrial!
História da impressão 3D
Você pode pensar que por
se tratar de algo tão inovador, a impressão 3D é uma tecnologia muito recente,
certo?
Errado! A impressão
3D nasceu há mais de 30 anos!
Primeira impressora 3D SLA- (Fonte: Sculpteo)
Quem criou a impressão 3D foi o engenheiro Charles Hull, nos Estados Unidos. Conhecido como o “pai da impressão 3D”, Chuck inventou a primeira impressora 3D em 1984.
Mas afinal, como foi
criada a impressora 3D?
A história diz que o
engenheiro trabalhava numa fábrica de móveis e tentava acelerar o processo de
secagem da pintura em resina com a cura por luz UV, e foi quando… Eureka!!
Teve a brilhante idéia de
desenvolver uma máquina capaz de produzir peças curando resina líquida camada
por camada, com feixes de luz laser UV. Essa técnica precursora de impressão 3D
foi batizada como estereolitografia (SLA).
Ainda nos anos 80, Carl
Deckard e Scott Crump (fundadores da empresa Stratasys), patentearam mais duas
diferentes tecnologias de impressão 3D, a SLS e FDM, consagrando a
tecnologia como ferramenta de ponta para departamentos de P&D.
Nesta época, as
impressoras 3D eram grandes, complexas e extremamente caras!
Apenas poucas e grandes
indústrias tinham acesso à tecnologia, pois uma impressora 3D chegava a
custar milhões de dólares.
Passados os anos, e com a
quebra da vigência de algumas destas patentes, surgiu em 2004 na Inglaterra
o projeto RepRap, que visava desenvolver impressoras 3D mais baratas e
acessíveis.
De olho nessa ideia, os
colegas americanos Adam Mayer, Zach Smith e Bre Pettis, fundaram a Makerbot em 2009 e
lançaram a primeira impressora 3D desktop que era acessível, e já vinha montada
e calibrada para uso.
Esse foi um grande marco
da tecnologia de impressão 3D, e que ajudou a popularizar mundialmente a
máquina de impressão 3D.
No Brasil, ainda em 2011
a startup catarinense Wishbox, também de olho nesse movimento, firmou parceria
com Bree Pettis e a MakerBot, trazendo ao país as primeiras impressoras 3D
desktop prontas para uso.
Hoje a tecnologia 3D já
conta com diversos avanços e novos recursos que a tornam mais fácil de usar e
que garantem melhores resultados finais.
Isso vem colaborando para
a popularização cada vez maior no mundo e com diversos casos de sucesso em empresas brasileiras também.
Se você se interessou em
saber mais dessa história, assista o VÍDEO:
Breve histórico da impressão 3D aqui.
Como funciona a impressão
3D
Se você é um iniciante no
tema, eu imagino que a sua empolgação com essa tecnologia possa ser muito
grande, mas é importante entender algumas noções básicas sobre como funciona a
impressão 3D, antes de iniciar qualquer empreitada.
Afinal, não dá para
começar a construir uma casa pelo telhado, certo? Então vamos à base!
Para imprimir uma
peça, é necessário antes de mais nada ter um projeto 3D.
Para desenvolver seu
próprio projeto 3D, é necessário ter conhecimento em softwares
de modelagem CAD.
Mas se você não manja de
softwares CAD, não se desespere! Você ainda pode encontrar modelos 3D prontos na internet,
em repositórios online como o Thingiverse.
Com um arquivo de modelo
3D, é possível seguir o processo de impressão 3D em 3 etapas:
1ª Etapa: Salvar
seu modelo 3D em arquivo nas extensões .STL ou .OBJ, que são compatíveis com os
principais softwares de impressão 3D;
2ª Etapa: Abrir
o arquivo em um software fatiador, conhecido como software slicer, onde serão configurados
os parâmetros de camadas para fabricação pela impressão 3D;
3ª Etapa: Enviar
o arquivo configurado no slicer (arquivo G-CODE) para a impressora 3D e pronto,
é só deixar que ela faça o seu trabalho de fabricação aditiva da peça final.
Algumas impressões ainda
podem precisar de pós-processamento (especialmente aquelas
peças que possuem suporte).
Tipos de impressão 3D
Por mais que todas as
impressoras 3D partam do mesmo princípio – materializar objetos adicionando
camadas de material – existem diferentes tipos de impressão 3D!
Peças impressas na tecnologia SLA. Fonte: Formlabs.
Dentre dezenas de tipos
de impressão 3D, as mais comumente utilizadas são a FDM / FFF (filamento
fundido), SLA (resina líquida) e SLS (pó sintetizado).
Conheça mais sobre as
peculiaridades de cada tecnologia:
FDM – Fused Deposition
Modeling
A impressão
3D FDM / FFF, ou modelagem por fusão e deposição, é a
tecnologia mais utilizada mundialmente.
Para ter idéia, as
impressoras 3D FDM representam 69% do mercado mundial de impressão 3D,
segundo pesquisa realizada pela Statista em
Julho de 2018.
Essa difusão se dá graças
a maneira fácil e acessível que essa tecnologia funciona!
Um filamento plástico é
derretido por um bico extrusor aquecido, que derrete o plástico e deposita o
material camada sob camada na plataforma de impressão até formar o objeto.
Confira a representação
do processo na imagem abaixo:
Clique aqui para
saber: Como funciona uma impressora 3D FDM.
(Os objetos criados com uma impressora FDM começam pelos arquivos de design modelados no computador ou através de um scanner 3D. Antes que um objeto possa ser impresso, seu arquivo deve ser convertido em um formato que uma impressora 3D pode entender – normalmente, formato .STL.
As impressoras FDM usam dois tipos de materiais, um material de modelagem, que constitui o objeto acabado e um material de suporte, que atua como um andaime para suportar o objeto à medida que está sendo impresso.
As impressoras FDM usam dois tipos de materiais, um material de modelagem, que constitui o objeto acabado e um material de suporte, que atua como um andaime para suportar o objeto à medida que está sendo impresso.).
SLA – Estereolitografia
A segunda tecnologia mais
utilizada mundialmente, é a SLA ou estereolitografia, representando 15% do
mercado mundial de impressão 3D.
Essa tecnologia é
perfeita para fabricar peças que exigem maior resolução, por se tratar de
impressão 3D a base de resina, suas camadas superficiais são mais suaves e
menos aparentes.
Nesse processo, a
impressora 3D SLA cura a resina líquida utilizando um sistema de lasers de luz
UV camada por camada, até a materialização do objeto na plataforma.
Observe a seguir a
representação do processo:
Depois de impressa, a
peça ainda precisa passar por um processo de limpeza e cura para reforçar as
propriedades do material utilizado na impressão.
Saiba agora: Como funciona uma impressora 3D SLA.
Em 2019, a tecnologia SLA
foi re-projetada e se tornou ainda mais eficiente, passando a ser chamada
de “estereolitografia de baixa força” ou LSF (Low Force
Stereolithography).
Entenda melhor sobre essa
novidade: O que é LFS – Low Force Stereolithography.
SLS – Sinterização
Seletiva a Laser
Por último – mas não
menos importante – podemos falar sobre a impressão 3D SLS – Sinterização
Seletiva a Laser.
Essa tecnologia
representa uma fatia de 12% do mercado de impressão 3D mundial. Embora
possibilite uma produção muito versátil, impõe maior complexidade de operação e
também o maior custo entre as 3 tecnologias.
A impressão 3D SLS
funciona por meio da sinterização de pó (plástico ou metal) através de um laser
seletivo que funde o material camada por camada até construção total da peça.
Confira a representação
desse processo:
Devido a utilização de pó
neste processo, a impressão 3D SLS é a tecnologia que demanda maior trabalho de
pós-processamento para limpeza das peças.
É necessário o descarte
correto ou a reciclagem do pó (que não é utilizado durante a impressão) e
também uma câmara para limpeza da peça.
Leia também: Comparando tecnologias de impressão 3D FFF, SLA e SLS.
(As três tecnologias mais usadas pelos consumidores hoje são o FDM ou FFF (fabricação com filamento fundido), SLA (estereolitografia), e SLS (sinterização seletiva a laser)).
Cada tecnologia tem seus próprios benefícios e limitações, mas qual tecnologia é a melhor para as necessidades do seu negócio?
Quanto custa uma impressão 3D?
Peça com formato de cifrão feita por impressora 3D FDM
O custo de uma impressão
3D pode variar muito. Muito mesmo!
Uma peça impressa pode
custar desde poucos centavos (como a peça $ na foto acima) à
milhares de reais (como uma turbina de avião impressa em titânio).
Para pensar sobre quanto
custa uma impressão 3D, você precisa primeiro definir se vai terceirizar o serviço de impressão ou se vai optar
pela internalização com a compra da impressora 3D.
Quando você escolhe
terceirizar o serviço de impressão 3D, o custo por peça produzida será bem
maior, é claro!
Pois nesse caso, você
estará pagando mais pela mão de obra envolvida no processo de
impressão 3D do que pelos demais custos de operação da máquina.
O serviço de impressão
irá valer a pena se sua demanda for ocasional, e não justificar o investimento
na compra de uma máquina.
Porém, se você prevê uma
demanda mais frequente, convém fazer a compra de uma impressora 3D e internalizar o processo.
Mas quanto custa uma
impressora 3D? Hoje existem os mais variados tipos, com valores que
variam de Mil a 10 Milhões de Dólares, dependendo da tecnologia.
Agora, considerando que
você tenha uma impressora 3D, os principais custos de impressão 3D são os
seguintes:
- Custo do equipamento: O
valor vai depender muito da tecnologia escolhida, mas em geral os
equipamentos profissionais podem durar por muitos anos.
Ps.: Impressoras 3D desktop para uso profissional, podem custar a partir de R$ 18.000,00 até R$ 90.000,00 reais. Se você busca uma impressora 3D de qualidade, não deixe de conferir a página de impressoras 3D da Wishbox Technologies. - Custo da matéria prima: É
necessário saber o valor por grama do insumo utilizado, e quantas gramas
irá utilizar na peça produzida.
- Ps.: Em geral o software de impressão
3D já informa uma estimativa de gramas de material que será utilizado, e
você pode calcular o custo da peça facilmente.
- Custo de energia elétrica: Em
geral ele é quase irrelevante, ou muito baixo. Uma impressora desktop (FDM
ou SLA), consome de 0,5 kW/h a 2,5kW/h, ou o mesmo que um TV de LED
ligada.
- Custo com pós-processamento: Algumas
tecnologias envolvem maiores custo devido as ferramentas e produtos
necessários para realizar a limpeza das peças. Nesse caso, é necessário
contabilizar isso no custo por peça produzida também.
Em resumo, o custo de
impressão 3D vai depender muito do tamanho da peça, a matéria prima, o
equipamento utilizado e se você irá terceirizar o serviço ou fazê-lo em sua
própria impressora.
Importante esclarecer
que, a impressão 3D tende a valer a pena sempre que se tratar de uma produção
em baixas escalas (ou unitária) e a não valer a pena para fabricação em série
de milhares de unidades!
Ou seja, a impressão
3D é barata para produção de protótipos, itens personalizados e
exclusivos, e é cara para fabricação em volume de escala industrial.
Quanto tempo demora para
imprimir em 3D?
Essa é sem dúvidas uma
das perguntas mais comuns que se escuta sobre a impressão 3D.
O quanto tempo demora
para imprimir em 3D vai variar bastante, de acordo com diversas configurações
de impressão 3D.
Podemos dizer que existem 4
principais configurações determinantes para o tempo da impressão de uma peça:
1- Tamanho: Quanto
maior for a peça, maior será o tempo de impressão.
2- Preenchimento: Quanto
mais oca for sua peça, menor será o tempo de impressão e quanto mais preenchimento
tiver, mais tempo levará para imprimir.
3- Resolução de camada: Quanto
mais grossas forem as camadas mais rápido será sua impressão, porém, se você
quiser uma melhor qualidade superficial (com camadas mais finas e menos
aparentes) maior será o tempo de impressão.
4- Geometria da peça: Quanto
mais linear e básica for a geometria da sua peça, mais rápido ela será
impressa, pois uma peça com geometrias muito complexas e detalhes diminuem o
ritmo em que a impressora trabalha.
Outra variável que pode impactar
o tempo, além destas já mencionadas é a marca e modelo da impressora 3D e o
tipo de tecnologia.
Ao configurar o projeto
no software de fatiamento, antes da impressão, você normalmente consegue
visualizar a estimativa de tempo de impressão.
Aqui na Wishbox, já
imprimimos peças pequenas que demoram 5 minutos e peças muito grandes que
levaram 172 horas para concluir.
Conheça os filamentos
para impressão 3D
O mercado de insumos para
impressoras 3D está em crescente evolução, há cada dia aumentando o seu leque
de possibilidades.
Como a maior parte das
máquinas no mercado hoje são da tecnologia FFF (Fabricação por Filamento
Fundido), os filamentos para impressão 3D são os insumos mais conhecidos, e é
sobre eles que vamos tratar aqui.
Mas afinal, que tipo de
material é usado na impressora 3D?
Para se ter noção,
existem filamentos para impressão 3D para as mais diversas aplicações:
materiais que suportam altas temperaturas, que são flexíveis ou que possuem
alta resistência ao impacto ou que simplesmente são mais fáceis de trabalhar.
Se você deseja conhecer
mais a fundo sobre materiais para impressão 3D clique aqui e confira o
nosso Guia de Filamentos.
Continue lendo abaixo
para conhecer agora um pouco mais sobre os principais filamentos para impressão
3D:
PLA
O filamento PLA, ou
poliácido láctico, é o material mais utilizado devido seu baixo custo e
facilidade de impressão.
Esse material é um
polímero termoplástico que é fabricado a partir de fontes orgânicas e
renováveis, além de ser biodegradável (em condições ideais).
Isso o torna o filamento
para impressão 3D mais amigável com o meio ambiente e com o bolso do usuário.
Para imprimir o PLA, não
é necessário atingir grandes temperaturas ou ambiente aquecido, pois seu ponto
de fusão é 145 – 160 °C.
O PLA não possui boa
resistência mecânica ou à alta temperatura, mas é uma boa opção para quem
deseja facilidade de impressão e bom apelo visual.
ABS
Já o ABS, ou chamado
Acrilonitrilo Butadieno Estireno cientificamente, ao contrário do PLA, é um
filamento que resiste ao alto impacto porém, é mais difícil de ser impresso.
Esse material é um
termoplástico derivado do petróleo, quando comparado com outros tipos de
plásticos para impressão 3D, pode ser considerado também relativamente mais
acessível.
Para imprimir o ABS é
necessário garantir que o ambiente esteja favorável, sem ventilação e de
preferência com algum tipo de otimização de adesão na mesa (mesa aquecida, fita
ou cola).
O ponto de fusão do ABS é
maior, entre 225 – 245 °C.
O ABS possui maior
resistência mecânica, resistência ao calor e ao impacto, sendo o material
perfeito para protótipos visuais e funcionais.
PETG
Podemos dizer que o
filamento PETG, ou Politereftalato de etileno e glycol, é uma combinação entre
o PLA e ABS.
O PETG é da mesma família
dos plásticos copoliéster, então pode ser comparado ao filamento plástico CPE.
Esse material é mais
comumente usado na indústria de plásticos devido sua facilidade de impressão,
maior maleabilidade e resistência ao calor.
Para imprimir o PETG,
você precisa ficar de olho nas especificações técnicas do fabricante, mas em
geral, a sua temperatura de fusão varia de 200 – 220 ºC.
O CPE ou PETG possuem uma
ótima resistência mecânica e resistência a temperatura, sendo também um ótimo
absorvente de tração.
(Sendo assim, para cada fim específico da utilização de uma impressora 3D, a escolha do tipo de filamento se mostra muito importante nas mais diversas áreas de atuação, seja na área de saúde, na engenharia, no design ou em pesquisas científicas.
Saber como identificar cada material e as suas configurações específicas pode ser o fator principal para o sucesso no projeto.
Cada aplicação exige um tipo de material ou termoplástico diferente, uma vez que cada um possui características de resistência e durabilidade diferentes para cada tipo de utilização.
https://3dfila.com.br/tipos-de-filamentos-os-principais-para-as-impressoras-3d/
No site acima se encontra os principais tipos de filamentos para as impressoras 3D. )
6 Dicas de softwares para
imprimir seus objetos em 3D
Por último, mas não menos
importante… Vamos te dar 6 dicas de softwares para imprimir seus
objetos em 3D!
Como citamos
anteriormente, para você conseguir imprimir seu modelo 3D precisa projetar ele
em algum software CAD (modelagem 3D) e depois enviar para
o software de impressão 3D (slicer).
Sendo assim, vamos te dar
dicas de alguns softwares CAD onde você criará seus arquivos para impressão 3D
e também de software slicer para preparar o projeto a ser impresso.
Softwares para modelagem
3D
Está pronto para colocar
a “mão na massa”?
Vamos te apresentar os
softwares para modelagem 3D mais utilizados!
Desde os que
possuem recursos primários até os mais avançados – para
você modelar seu projeto de acordo com o seu nível de conhecimento em CAD.
1- Tinkercad
Vamos começar com um
software de modelagem 3D bem básico para iniciantes!
O Tinkercad é gratuito
e possui recursos mais primários para você começar seu projeto 3D com
geometrias mais básicas.
Formato de arquivo: .stl
2- Solidworks
Se você busca uma solução
profissional e já possui algum conhecimento em modelagem 3D, ou está disposto a
se capacitar, o Solidworks pode
ser o software para você!
Utilizado por muitos dos
profissionais de engenharia, é recomendado para modelagem de peças e montagens
com requisitos técnicos mais rigorosos.
Esse software ainda conta
com recursos de simulação, bem como ferramentas de desenho e montagem.
Formato de arquivo:
.sldprt .sldasmslddrw
3- AutoCAD
O AutoCAD, é um pacote de
softwares CAD 2D e 3D da Autodesk.
É usado por uma ampla
gama de indústrias, arquitetos, gerentes de projeto, engenheiros, designers
gráficos e muitos outros profissionais.
O AutoCAD possui os mais
variados recursos, que exigem também um nível mais avançado de conhecimento em
modelagem 3D.
Formato de arquivo: .dwt
.dwg
4- Fusion 360
O software Fusion 360 é uma ótima opção
se você também está iniciando na modelagem 3D, porém deseja realizar projetos
mais profissionais.
Semelhante ao Solidworks,
é popular entre engenheiros, designers e educadores pois possui a adição de
ferramentas de fabricação integradas e ferramentas de escultura.
Uma grande vantagem desse
software é que ele tem uma versão gratuita para estudantes.
Formato de arquivo: .f3d
5- Meshmixer
O software Meshmixer é
muito utilizado por usuários de impressão 3D, pois funciona como um corretor de
erros ou para fazer ajustes no seu projeto!
Se você precisa otimizar
questões de malha (superfície da peça), fazer cortes, colagens ou correções,
esse software é muito recomendado!
Ah, e também é gratuito!
Confira nosso
tutorial: Como otimizar seu projeto 3D com Meshmixer em 10
passos.
Software para impressão
3D
Entre centenas de
softwares para impressão 3D, vamos falar aqui do mais utilizado mundialmente: o
Software Cura!
Software Cura
O Cura é um software de
fatiamento (preparação da impressão 3D), da marca holandesa Ultimaker, que hoje
é líder mundial no segmento de impressoras 3D FDM desktop profissionais.
Este software é
reconhecido mundialmente pela sua interface intuitiva, pela otimização para uma
ampla gama de impressoras 3D pré-configuradas e por ser “opensource”.
Ser opensource,
significa que o Cura é aberto para ajustes e sugestões de melhorias dos
próprios usuários, o que o torna mais completo a cada atualização.
Além disso, esse software
é completamente gratuito e super fácil de usar!
Confira aqui nosso
tutorial em vídeo sobre: Como
utilizar o Software Cura.
Conclusão
Espero que com as
explicações passadas nesse breve blog post (nem tão breve assim) você tenha
entendido que a impressão 3D não é um bicho de sete cabeças.
Afinal, a partir do
momento que você conhece os tipos de impressão 3D e como funciona, fica muito
mais fácil começar!
Não estou dizendo que já
tornamos você expert no assunto. Como você viu, o tema tem muitas ramificações
e exige estudo.
Mas sem sombra de dúvidas
é uma tecnologia fascinante e que tem o potencial de revolucionar vidas. E tudo
isso a um custo já acessível para muitos!
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