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Tipos de Impressora 3D e suas aplicações

Atualizado: Jan 11

O termo impressão 3D abrange várias tecnologias de fabricação que constroem peças camada por camada. Cada um deles varia na forma como formam peças de plástico e metal e pode diferir na seleção de materiais, acabamento superficial, durabilidade e velocidade e custo de fabricação.





Tipos de tecnologia de impressão 3D


Existem vários tipos de impressão 3D, que incluem:


- FDM(Modelagem de Deposição Fundida)

- SLA(Estereolitografia)

- DLP(Processo de luz digital )

- SLS(Sinterização seletiva a laser)

- DMLS(Sinterização a laser de metal direto)

- SLM(derretimento seletivo a laser)

- EBM(Derretimento de feixe de elétrons)

- MJF(Multi Jet Fusion)

- PolyJet


A seleção do processo de impressão 3D correto para o seu aplicativo requer uma compreensão dos pontos fortes e fracos de cada processo e do mapeamento desses atributos.


para suas necessidades de desenvolvimento de produtos. Vamos primeiro discutir como a impressão 3D se encaixa no ciclo de desenvolvimento do produto e depois examinar os tipos comuns de tecnologias de impressão 3D e as vantagens de cada uma



Tabela de vantagens e desvantagens das tecnologias de impressão 3D

OBS: Dados podem ser diferentes dependendo da aplicação


FDM (Modelagem de Deposição Fundida)

A tecnologia de impressão 3D mais acessível de todos, com mais popularidade no mercado, funciona aplicando matérias camada por camada, criando paternos tridimensionais, como uma pistola de cola quente extremamente precisa.

- Variações de tecnologia FDM

Há vários tipos de variações com material de impressão, desde fibra de carbono ate cimento (Impressão 3D de casas)


- Exemplo de Aplicações de FDM


- Impressão 3D de estatuas

- Impressão 3D de Casa

- Impressão 3D de peças de carros


Vantagens da tecnologia de impressão 3D FDM

FDM é a tecnologia de impressão 3D mais popular e barata no mercado brasileiro. Com baixo custo das impressoras 3D FDM, potencializa produção em massa de peças com bastante variedade de matérias de impressão 3D

Desvantagens da tecnologia de impressão 3D FDM

Qualidade de impressão 3D comparando com outras tecnologias pode ser problemático se a máquina está bem calibrada, Linhas de impressão 3D são visíveis, e dependendo da forma de impressão, uma direção do objeto impressa pode ser mais fraca que outra direção

Estereolitografia (SLA)

A estereolitografia (SLA) é o processo de impressão 3D industrial original. As impressoras SLA se destacam na produção de peças com altos níveis de detalhes, acabamentos suaves na superfície e tolerâncias rigorosas. A superfície de qualidade termina nas peças do SLA, não apenas com boa aparência, mas também pode ajudar na função da peça - testando o ajuste de uma montagem, por exemplo. É amplamente utilizado na indústria médica e aplicações comuns incluem modelos anatômicos e microfluídicos. Usamos as impressoras Vipers, ProJets e iPros 3D fabricadas pela 3D Systems para peças SLA.

- Observações sobre Impressão 3D de Estereolitografia


A tecnologia SLA forma peças plásticas, curando uma resina termoendurecível líquida com um laser UV. À medida que as peças são construídas, elas exigem estruturas de suporte que são removidas quando a construção é concluída.

Apesar da impressão 3D ser quase sinônimo de prototipagem rápida, há cenários em que é um processo de produção viável. Normalmente, essas aplicações envolvem volumes baixos e geometrias complexas. Freqüentemente, os componentes para aplicações aeroespaciais e médicas são candidatos ideais para a impressão 3D de produção, pois freqüentemente correspondem aos critérios descritos anteriormente.


- Exemplo de Aplicações de Estereolitografia (SLA)

  1. Impressão 3D de Tênis e sapatos

  2. Impressão 3D de próteses

  3. Impressão 3D para joias


Vantagens da tecnologia de impressão 3D SLA

Impressão 3D SLA pode trazer vantagens de alta precisão e baixo desperdício de material. e já que o tempo de impressão 3D SLA depende de número das camadas, se tiver uma área de impressão 3D grande, pode facilitar produção em massa.

No mercado brasileiro, a tecnologia também está cada vez mais acessível.


Você pode ver em mais detalhe a tecnologia de impressão 3D FDM comparando com SLA neste artigo - Impressão 3D FDM vs SLA - Vantagens e desvantagens de cada um


Desvantagens da tecnologia de impressão 3D SLA

Já que a tecnologia de impressão 3D SLA utiliza resina como material de impressão 3D, se não tiver um ambiente preparada e equipamento de proteção adequada, pode causar bastante desorganização e sujeira.

DLP (Processamento digital de luz)

O processamento digital de luz é semelhante ao SLA, pois cura a resina líquida usando a luz. A principal diferença entre as duas tecnologias é que o DLP usa uma tela de projetor de luz digital, enquanto o SLA usa um laser UV. Isso significa que as impressoras DLP 3D podem criar imagens de uma camada inteira da construção de uma só vez, resultando em velocidades de construção mais rápidas. Embora frequentemente usado para protótipos rápidos


-- Exemplo de Aplicações de DLP


- Impressão 3D na medicina


Vantagens da tecnologia de impressão 3D DLP

Impressão 3D DLP tem resultados similares com SLA, porem tem melhor acabamento de impressão em peças curvadas e pequenas, potencializando peças totalmente translucidas


Desvantagens da tecnologia de impressão 3D DLP

Comparando com a tecnologia SLA, a tecnologia DLP é muito mais cara e requer muito mais espaço e manutenção das impressoras

SLS (Sinterização seletiva a laser)

A sinterização seletiva a laser (SLS) derrete os pós à base de nylon em plástico sólido. Como as peças SLS são feitas de material termoplástico real, elas são duráveis, adequadas para testes funcionais e podem suportar dobradiças vivas e encaixes. Em comparação com o SL, as peças são mais fortes, mas têm acabamentos de superfície mais ásperos. O SLS não requer estruturas de suporte, para que toda a plataforma de construção possa ser utilizada para aninhar várias peças em uma única construção, tornando-a adequada para quantidades de peças superiores a outros processos de impressão 3D. Muitas peças do SLS são usadas para criar protótipos que um dia serão moldados por injeção. Para nossas impressoras SLS, usamos máquinas sPro140 desenvolvidas por sistemas 3D.


- Exemplo de Aplicações de Estereolitografia (SLS)

  1. Aeroespacial

  2. Industria automobilística

Vantagens da tecnologia de impressão 3D SLS

Impressão 3D SLS em muitos casos não necessita de suporte de impressão 3D, deixando peça sem muita necessidade de acabamento.


Desvantagens da tecnologia de impressão 3D SLS

Tecnologia de Impressão 3D SLS é muito mais cara comparando com FDM e SLA. E já que utiliza material em pó, necessita investimento em outros maquinários de acabamento

DMLS (Sinterização a laser de metal direto)

Uma das tecnologias de impressão 3D de metal é a sinterização a laser de metal direto, também conhecida como DMLS. este processo pode ser usado para construir objetos de quase qualquer liga de metal, ao contrário de outras técnicas de impressão 3d, que só funcionam com materiais baseados em polímeros ou ligas de metal específicas.


A sinterização a laser de metal direto envolve a propagação de uma camada muito fina de pó de metal na superfície que deve ser impressa. Um laser é lentamente e firmemente movido através da superfície para sintetizar este pó, o que significa que as partículas dentro do metal são fundidas, mesmo que o metal não é aquecido o suficiente para permitir que ele derreta completamente. Outras camadas de pó são então aplicadas e sintetizadas, assim "imprimir" o objeto uma seção transversal de cada vez.


Uma vez que o processo DMLS foi concluído, o objeto impresso é deixado para esfriar. O excesso de pó pode ser recuperado da câmara de construção e reciclado.


- Exemplo de Aplicações de DMLS

Relógio impressa 3D com tecnologia DMLS


Vantagens da tecnologia de impressão 3D DMLS

A principal vantagem do DMLS é que ele produz objetos livres das tensões residuais e defeitos internos que podem pestanejar componentes de metal tradicionalmente fabricados. Isto é extremamente importante para componentes de metal que irão operar sob alta tensão, como aeroespacial ou peças automotivas.


Os componentes de metal fabricados tradicionalmente precisam de ser tratados termicamente após serem fabricados para remover tensões internas que possam causar falha nas partes.


Desvantagens da tecnologia de impressão 3D DMLS

A principal desvantagem do DMLS é que até agora tem sido muito caro, o que tem limitado a sua utilização a aplicações de alta qualidade, como a fabricação de peças protótipo de metal na indústria aeroespacial.

SLM (derretimento seletivo a laser)

Outro método de impressão 3d de metal é o derretimento seletivo a laser (SLM), no qual um laser de alta potência derrete completamente cada camada de pó de metal em vez de apenas sinterizá-lo. A fusão a laser seletiva produz objetos impressos que são extremamente densos e fortes.


Vantagens da tecnologia de impressão 3D SLM

A tecnologia SLM comparado com DSLM é mais barata (mas, comparado com impressão 3D de plásticos continua sendo muito mais cara), e consegue criar objetos extremamente densos e fortes


Desvantagens da tecnologia de impressão 3D SLM

Atualmente, o derretimento seletivo a laser só pode ser utilizado com determinados metais. A técnica pode ser usada para a fabricação aditiva de aço inoxidável, aço de ferramenta, titânio, cromo de cobalto e peças de alumínio. Os especialistas esperam que um dia o SLM seja utilizado para fabricar peças feitas de outros metais, mas há dificuldades que ainda precisam de ser resolvidas. Muitos outros metais não têm as características de fluxo corretas que são necessárias para torná-los adequados para SLM.


O vídeo mostra funcionamento da tecnologia de impressão 3D SLM

O derretimento por laser seletivo é um processo de alta energia, pois cada camada de pó de metal deve ser aquecida acima do ponto de fusão do metal. os gradientes de alta temperatura que ocorrem durante a fabricação de SLM também podem levar a tensões e deslocamentos dentro do produto final, o que pode comprometer suas propriedades físicas.


- Exemplo de Aplicações de SLM

Serviço de impressão 3D em metal com SLM

EBM (Derretimento de feixe de elétrons)

EBM pode parecer com SLM ou DMLS, porem a forma de derretimento do metal é totalmente diferente, a tecnologia de impressão 3D DLM utiliza feixe de elétrons ao invés de um laser CO2


Vantagens da tecnologia de impressão 3D EBM

Peças impressas com tecnologia EBM pode trazer bastante estabilidade mecânica, alta densidade de peça e velocidade de impressão. e pó de metal não utilizado pode ser reciclado.


desvantagens da tecnologia de impressão 3D EBM

Distorção nas peças é comum com EBM, pois o processo de produção EBM passa pelo temperaturas altíssimas, necessitando bastante suporte de impressão 3D

Além do distorção, volume de impressão é relativamente pequena comparando com outras tecnologia de impressão 3D de metal

MJF (Multi Jet Fusion)

A tecnologia de MJF utiliza pó finas que consegue imprimir peças de alta densidade com baixo porosidade uma camada de impressão por volta de 80 mícrons (0.080 mm), Em comparação com a tecnologia SLS, MJF consegue imprimir peças com superfice lisa sem necessitar acabamento, uma tecnologia muito eficiente para empresas que tem um prazo de entrega curto


- Exemplo de Aplicações de MJF

Produção e manufatura com MJF


Vantagens da tecnologia de impressão 3D MJF

MJF tem velocidade de produção rápida, com alto potencial de automação de processo.


Desvantagens da tecnologia de impressão 3D MJF

Falta de variedade de material, e a maquinaria continua sendo bem caro comparando com alternativas de tecnologia de impressão 3D

PolyJet

O PolyJet é outro processo de impressão 3D em plástico, mas há uma diferença. Ele pode fabricar peças com várias propriedades, como cores e materiais. Os projetistas podem aproveitar a tecnologia para prototipar peças elastoméricas ou sobremoldadas. Se o seu design for um plástico rígido e único, recomendamos a utilização do SL ou SLS - é mais econômico. Mas se você estiver criando um projeto de sobremoldagem ou borracha de silicone, a PolyJet poderá poupar a necessidade de investir em ferramentas no início do ciclo de desenvolvimento. Isso pode ajudá-lo a iterar e validar seu design mais rapidamente e economizar dinheiro.


- Exemplo de Aplicações de Polyjet

- Polyjet na educação


Vantagens da tecnologia de impressão 3D Polyjet

Precisão de impressão 3D Polyjet é muito boa, com superfície de impressão lisa e potencial de produção em escala

desvantagens da tecnologia de impressão 3D Polyjet

Propriedade mecânica de peças impressas Polyjet são bem frígios, e é uma tecnologia muito cara.


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Impressão 3D para prototipagem rápida e além


É seguro dizer que a impressão 3D é usada com mais frequência para prototipagem. Sua capacidade de fabricar rapidamente uma única peça permite que os desenvolvedores do produto validem e compartilhem idéias de maneira econômica. A determinação do objetivo do seu protótipo informará qual tecnologia de impressão 3D será a mais benéfica. A fabricação de aditivos pode ser adequada para uma variedade de protótipos que abrangem desde modelos físicos simples até peças usadas para testes funcionais.


Cinco considerações sobre impressão 3D


Como a maioria das coisas na vida, raramente há uma resposta simples ao selecionar um processo de impressão 3D. Quando ajudamos os clientes a avaliar suas opções de impressão 3D, geralmente apontamos para cinco critérios principais para determinar qual tecnologia atenderá às suas necessidades:


1.Despesas

2.Requisitos mecânicos

3.Aparência cosmética

4.Seleção de material

5.Geometria

6.Pós-processamento de peças SLS


Depois que uma compilação do SLS é concluída, o técnico remove a peça do leito de pó, retira o excesso de material e, em seguida, o jateamento de esferas na peça.

Processos de impressão 3D em polímeros

Vamos descrever alguns processos comuns de impressão 3D e discutir quando cada um deles oferece mais valor aos desenvolvedores, engenheiros e designers de produtos.


Saiba mais sobre impressão 3D na Revista Industria 4.0

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