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Como aumentar a velocidade da impressão 3D - Guia completo



A velocidade da impressão 3D é um ponto chave a ser considerado, uma vez que algumas partes podem demorar horas, ou até dias para serem impressas. Confira maneira de criar impressões 3D de forma rápida!


Índice de conteúdo




Qualidade vs. Tempo


Caso você já tenha trabalhado com impressão 3D FDM, você provavelmente sabe como pode ser um processo demorado casos uma peça grande ou densa esteja sendo impressa. De fato, há muito fatores que limitam a obtenção rápida de impressões sem comprometer a qualidade da peça.


Para atingir algo próximo da qualidade de uma peça confeccionada tradicionalmente, como uma peça de lego moldada por injeção, é necessário realizar uma impressão mais lenta e outras configurações de aumento de tempo para eu seja possível manter os detalhes. Isso é porque, basicamente, a qualidade de impresso e a velocidade da impressão são inversamente correlacionadas, ou seja, quando um sobe, o outro desce.


Porém há outros fatores determinantes. Há diversas maneiras de reduzir o tempo de impressão sem causar impacto nos resultados, no entanto, pode levar algum tempo até identificar e ajustar configurações certas para equilibrar o curto tempo de impressão e qualidade de impressão elevada. Esse processo de ajustes é repetitivo e tedioso, uma vez que envolve ajustes e teste de impressão até atingir o tempo de impressão desejado sem afetar muito a qualidade da peça.


Muitas configurações afetam a velocidade, e nesse artigo, serão apresentadas as maneiras de reduzir o tempo de impressão. O primeiro fator que será revisado é a mudança do tempo da velocidade do cabeçote e quais configurações precisam ser ajustadas para balancear a velocidade. Depois disso, serão revisadas outras configurações importantes que podem ajudar a reduzir o tempo de impressão, utilizando o Cura como exemplo de software de fatiamento.




Velocidade da impressão


As configurações de velocidade de impressão contêm os diferentes valores de velocidade da impressora ao realizar ações específicas (infill, pares, camadas superiores e inferiores, e outras ações de impressão). A primeira coisa a ser aberta é o software de fatiamento, depois deve-se acessar a seção de configurações de velocidade, e certificar-se de que todas as configurações ajustáveis estão visíveis para que seja possível visualizar todas as opções.


Para as velocidades de impressão que são configuradas mais devagar – em relação as demais – por padrão, pode-se começar aumentando-as para que essas possam se equilibrar com os outros valores. Exceções incluem caso a peça produzida esteja destinada para display, neste caso deve-se reduzir levemente velocidade “parede” em relação as demais velocidades de impressão. Ao mesmo tempo, aumente a velocidade de “Borda” – caso esteja usando uma – uma vez que esta velocidade é mais lenta por padrão, no entanto, isso não afetará a qualidade da peça final.


Para filamentos como PLA e ABS, a velocidade típica é entre 40-60 mm/s, mas pode ser que haja a necessidade de a impressão ser mais rápida. Ao aumentar a velocidade de impressão, faça-o em intervalos de 5 mm/s, uma vez que uma mudança muito drástica na velocidade pode acarretar problemas durante o processo de impressão. Vale ressaltar que é melhor resolver os problemas de qualidade da impressão um por um e de maneira crescente, ao invés de tentar resolver todos de uma vez.


Temperatura de impressão


A temperatura é o primeiro fator que deve ser ajustado, nas configurações do software de fatiamento, no momento de aumentar a velocidade da impressão. Aumentar a velocidade de impressão faz com que o filamento tenha menos tempo para derreter no bico de impressão, o que leva a uma sub extrusão do filamento. Caso a velocidade de impressão seja aumentada sem aumentar a temperatura do hot end, é possível que problemas de extrusão surjam, uma vez que o hot end não consegue derreter o filamento rápido o suficiente.


Para solucionar esse problema, deve-se aumentar a temperatura do bico de impressão em intervalos de 5°C a 15°C a cada 5-10 mm/s de aumento na velocidade. Cada impressora possui uma proporção diferente entre temperatura e velocidade, isso faz com que haja uma certa liberdade para estar suas próprias combinações. Caso seja possível observar a falta de algumas camadas ou vão entres as camadas, aumente a temperatura em pelo menos 10°C para prevenir a sub extrusão.


Pode ser que haja a necessidade de trocar o bico de impressão por um mais adequado, como o E3D Volcano ou Super Volcano, para permitir que o filamento fique tempo o suficiente na zona de derretimento para absorver calor e derreter. Ou seja, quando o filamento chegar no bico de impressão, ele terá uma viscosidade baixa o suficiente para ter uma extrusão apropriada.


Velocidade de movimento do cabeçote


Outra velocidade a ser levada em conta é a velocidade de movimento do cabeçote, que consiste no quão rápido o cabeçote se move quando não está expelindo filamento. Caso múltiplas partes estejam sendo impressas de uma vez, aumentar a velocidade de movimento do cabeçote pode agilizar o processo de impressão. No Cura, a configuração padrão da velocidade de movimento do cabeçote é 150 mm/s, mas é possível aumentar esse valor em intervalos de 10-20 mm/s para reduzir o tempo de impressão.


É possível que haja um acúmulo de pressão no hot end após a extrusão do filamento, causando um excesso de filamento sendo expelido pelo bico de impressão. Esse material pode grudar em outras partes da peça, causando defeitos de qualidade. Além de reduzir o tempo de impressão, o aumento da velocidade de movimento do cabeçote pode evitar que o material excessivo seja expelido do bico de impressão, o que pode ser um bônus em termos de qualidade de impressão.


Vale ressaltar que aumentar a velocidade de movimento do cabeçote pode aumentar a chance de o bico de impressão colidir com outras partes da impressão quando esse estiver se movendo. É importante existir um equilíbrio em qualquer aumento na velocidade de movimento do cabeçote com outras configurações como o Z hop e modo de combing.


Z Hop


Assim como aumentar a temperatura gera um equilíbrio com o aumento da velocidade de impressão, ativar as configurações do “Z Hop” cria um equilíbrio com o aumento da velocidade de impressão. Basicamente as configurações do Z Hop são responsáveis pela movimentação do cabeçote através do eixo Z, o que pode evitar potenciais colisões com partes da peça a ser impressa.

Qualquer peça que possua muitos detalhes ou estruturas de suporte muito finas possuem o risco de serem danificadas ou de colidirem com o cabeçote. A configuração padrão da distância do Z Hop no Cura é de 0,2 mm, o que costuma funcionar bem, mas caso isso não aconteça, deve-se aumentar a distância em intervalos de 0.05 mm.

Ativar essa configuração pode aumentar levemente o tempo de impressão, uma vez que a impressora precisa realizar uma movimentação extra a cada retração de movimento. No entanto, na maioria da vezes, a pequeno aumento no tempo de impressão é compensado pelo aumento da velocidade de impressão do cabeçote


Modo de Combing


Outra configuração que pode ser utilizada para prevenir que o bico de impressão estrague a peça é o “Modo de Combing”, o qual regula o caminho que o cabeçote percorre. No Cura, as configurações são descritas como “Evite partes impressão durante a movimentação do cabeçote”, e “Evite suportes durante a movimentação do cabeçote”.

Da mesma forma que a utilização do Z Hop, a utilização do modo de combing irá aumentar levemente o tempo de impressão, no entanto haverá um aumento na velocidade de movimentação do cabeçote. Caso surja uma preocupação em relação aos suportes ou outras partes pequenas sofrerem colisões, pode-se desativar completamente o modo de combing. Isso irá reduzir relativamente o tempo de impressão, uma vez que a rota de movimentação do cabeçote será menor, no entanto, pode causar uma maior incidência de fios de resquícios de filamento.


Altura das camadas


A altura da camada é um dos fatores mais importantes nas configurações, se não o mais importante, em relação a redução do tempo de impressão. A altura da camada, também conhecida como resolução, consiste na distância entre o bico de impressão e a camada anterior da peça impressa. Quanto mais espessas, as partes da impressão tornam-se mais fortes e há uma redução do tempo de impressão, uma vez que um menor números de camadas é utilizado para atingir a mesma altura. No entanto, aumentar a altura da camada pode ter suas desvantagens, uma vez que quanto mais espessa é a camada, menos detalhada será a peça.

O padrão da altura da camada em impressoras de impressão 3D FDM é por volta de 0.2 mm, ou seja, para aumentar a velocidade de impressão deve-se aumentar esse valor em 25% ou mais. Caso detalhes não sejam a prioridade e não haja uma preocupação em relação à linhas de camadas visíveis, pode-se tentar aumentar a altura da camada em 0,24 mm ou 0,28 mm, uma vez que isso reduzirá significativamente o tempo de impressão e deixará as partes da impressão mais resistentes.


Infill


O infill consiste no preenchimento das partes de uma peça e um elemento de produção único à impressão 3D. Isso pode ser ajustado de algumas maneiras, as duas configurações que possuem mais impacto são a densidade e padrão.

A densidade do infill é o que solidifica as partes internas da peça a serem preenchidas, e dependendo da porcentagem dessa densidade, mais preenchida e pesada a parte é. O padrão do infill é design e forma a qual o infill é impresso. Há diversos tipos de padrão para escolha, dependendo do software de fatiamento, incluindo linhas, zigue-zagues, hexágonos, entre outras.

Quando se trata da densidade do infill, como é possível presumir, um baixo valor ou porcentagem, significa que a impressora expele menos material, o que pode ter um grande impacto no tempo que a impressão demora para ser realizada. Para reduzir o tempo de impressão, pode-se utilizar uma porcentagem próxima de ou igual a 0% – ou seja, o produto disso seria uma peça completamente sem infill – no entanto, é melhor manter a porcentagem do infill entre 5%-15% para que a peça possua alguma estrutura interna.

O padrão de infill é diferente da densidade e outras configurações do software de fatiamento, uma vez que este não varia por decimais, porcentagens ou números inteiros. Ao invés disso, é possível escolher dentre uma gama de padrões que diferem em sua estrutura repetida e oferecem diferentes benefícios. A maioria dos softwares de fatiamento oferecem uma gama de padrões mais reduzida; vale ressaltar que os melhores padrões para reduzir o tempo de impressão são os que possuem padrões de zigue-zague porque esses são mais simples de criar.


Conchas de impressão 3D


As conchas são basicamente o perímetro externo das impressões 3D, ou seja, aquilo que divide as camadas externas do infill – é basicamente a camada externa, superior e inferior da peça. As conchas são impressas em linhas individuas ao redor da impressão, e não possuem qualquer tipo de infill. Esse elemento de impressão, normalmente, é medido em distância – das camadas externa, superior e inferior – ou números de camada.

Quanto maio o número de conchas selecionado, mais camadas completas e e camadas externas a impressora terá que imprimir. Caso as conchas sejam tão grossas que elas se apoderem completamente do modelo, será o mesmo que uma impressão com o infill com 100% de densidade. Quanto maior o número de conchas, mais resistente a peça, no entanto, a peça levará mais tempo para ser impressa.

Tente diminuir a distância entre as conchas em 0,8 mm – duas camadas utilizando um bico de impressão de 0,4 mm de diâmetro) para que a impressão se torne mais rápida. As configurações padrão da impressão, provavelmente, estão configuradas em valores mais elevadas; por isso essa redução deve oferecer uma redução relativa do tempo de impressão. Para agilizar ainda mais o processo de impressão, pode-se diminuir a distância entre as conchas para 0,4 mm, que é apenas uma camada na utilização de um bico de impressão de 0,4 mm de diâmetro. Vale ressaltar que é possível que o infill torne-se visível quando as camadas mais externas da peça são mais finas.


Partes Adicionais à Impressão 3D rápidas




As partes adicionais que o software de fatiamento adiciona para auxiliar no processo de impressão, como suportes e balsas, podem ser outro fator importante a se considerar se o intuito é diminuir o tempo de impressão.


1.Suportes


Suportes de impressão 3D são a dição de material ou estruturas utilizadas para dar suporte a saliências íngremes ou pontes. Ao ativar essa opção no software de fatiamento, os suportes, normalmente, possuem um padrão mínimo de ângulo de saliência de 45°, para que estes não sejam visíveis a não ser que as saliências cheguem atinjam ou passem do valor mínimo.

Ângulos muito agudos podem fazer com que o software de impressão torne-se sensível à saliências, criando muitas estruturas de suportes, o que pode aumentar o tempo de impressão, uma vez que a impressora levará mais tempo para imprimir o suporte ( e pós-processar isso também). Por isso é importante que o ângulo seja o maior possível. Por exemplo, caso seja possível aumentar o valor do ângulo para 50°-55°, realize o teste de saliências para testar diferentes valores de ângulos.


2.Orientação da peça


Uma vez que o ângulo de saliência esteja configurado, oriente o modelo para que esse tenha o menor número de saliências possíveis, o que pode diminuir os números de estruturas de suporte. Caso o software utilizado seja o Cura, que orienta automaticamente os modelos para que esses demandem o menor número de suportes possível. Encontrar a orientação correta sem a utilização de plug-ins envolve a rotação do modelo até que as estruturas de suporte e o tempo de impressão tornem-se mínimos.


3.Assistentes de Adesão


Os assistentes de adesão são suportes que ficam ao nível da base da peça para poderem aumentar a adesão da peça com a plataforma, e vem em 3 formas: rafts, brims e skirts.

Um raft oferece a melhor adesão e cria uma plataforma grossa de múltiplas camadas abaixo da peça – no entanto, é um suporte que pode consumir muito material e tempo de impressão. Um brim é uma plataforma grossa de camada única que se expande à partir da base da impressão, e um skirt consiste em uma única camada de perímetro que contorna os outskirts da base de um modelo – o qual utiliza a menor quantidade de matrial. Para impressões mais ágeis, utilize um skirt ou brim – caso necessário – no entanto, evite utilizar rafts.


Outras Configurações e Calibração


Além das configurações de balanceamento mencionadas anteriormente, como temperatura, Z Hop, e modo de combing, há outras configurações que podem ser ajustadas para criar uma harmonia a velocidade de impressão e qualidade de impressão. Duas configurações importantes são os E-steps e o fluxo, os quais determinam a quantidade de filamento fornecida para o hot end da impressão. Outras configurações incluem a retração (distância e velocidade), empurrão e aceleração.


As configurações dos E-steps determinam o número de “degraus” ou de rotações parciais do motor que o eixo de extrusão (E-axis) do motor stepper gira toda a vez que é mandado girar uma certa quantidade de voltas. Essa configuração pode ser feita e ajustada na interface LCD da impressora, no firmware e através do G-code do terminal.


Outra configuração importante é o fluxo, também conhecido como multiplicador de extrusão. Essa configuração de software de fatiamento pode determinar a porcentagem da quantidade original de material utilizado para a impressão (determinado pelo software de fatiamento) que deverá ser empurrado através do hot end. É possível realizar o ajuste do multiplicador de extrusão através do software de fatiamento.


Ambas as configurações citadas anteriormente devem ser ajustadas para obter-se uma extrusão consistente na impressão de modelos, para isso certifique-se de sintonizar essas configurações toda a vez que a velocidade de impressão ou temperatura sejam alteradas. A má sintonização dos E-steps e do multiplicador de extrusão podem fazer com que partes da impressão tornem-se direccionalmente incorretas e uma extrusão excessiva ou sub extrusão.


Como mencionado anteriormente, é melhor mudar uma configuração de cada, para que seja possível identificar qual mudança teve qual efeito na produção da peça.

Vale ressaltar que mesmo que todas as configurações da impressora estejam sintonizadas para que haja a perfeita harmonia entre o tempo e a qualidade de impressão, não significa que a impressora em si se encontra na melhor condição possível.


A calibração regular da impressora pode te auxiliar a obter máximo aproveitamento dessas configurações cuidadosamente ajustadas no software de fatiamento; isso inclui conferir o nível da mesa de impressão, a tensão da correia, a tensão de extrusão, se o bico de impressão está limpo e desentupido, dentre outros fatores. Mesmo sem tentar agilizar o processo de impressão, uma impressora bem calibrada resultará em um menor número de falhas de impressão.



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