Materiais para Impressão 3D: Tipos, Propriedades e Como Escolher o Melhor

Materiais de impressão 3D

A função para a qual sua peça foi projetada determinará o melhor material para impressão 3D. PLA e ABS são bons para prototipagem. Nylons SLS e resinas de engenharia são usados ​​para peças funcionais. A impressão em metal é usada para aplicações industriais de alto desempenho. Escolha o processo adequado após comparar o material com os requisitos de desempenho.

Compreender os materiais 3D é importante, especialmente à medida que as peças evoluem de modelos conceituais para usos funcionais. Um protótipo visual em PLA pode parecer bom em uma mesa, mas racha e amolece quando aquecido. É fundamental saber quais materiais são capazes de suportar quais exigências.

A Boda Tech oferece uma solução completa. Serviço de impressão 3D, desde a seleção de materiais até a produção final para projetos personalizados Impressão 3D projetos. Seja para escolher plásticos para um protótipo ou metais para componentes funcionais, nossa equipe ajuda você a selecionar o material e o processo certos para sua aplicação.

Quais materiais podem ser usados ​​na impressão 3D?

Os materiais utilizados na impressão 3D são geralmente divididos em duas categorias principais: Plásticos para impressão 3D e Impressão 3D de metais.

Termofixos vs. Termoplásticos: a principal diferença

Compreender os dois principais tipos de plástico para impressão 3D é importante antes de comparar os materiais.

Termoplásticos:

• Pode ser derretido e solidificado novamente várias vezes. Usado nas impressões FDM e SLS. Exemplos incluem PLA, ABS, PETG, nylon e TPU.
• A indústria automotiva utiliza peças termoplásticas de nylon para clipes e suportes porque o material pode ser refundido caso sejam necessárias alterações no projeto.
• Preferencialmente utilizado na produção com foco em reciclagem, visto que o material descartado pode ser reprocessado.

Termofixos:

• São curadas permanentemente por luz UV ou calor e não podem ser refundidas. As resinas SLA são termofixas. Elas produzem peças lisas e isotrópicas com resistência consistente em todas as direções.
• Os laboratórios de prótese dentária utilizam resinas termofixas SLA para guias cirúrgicos porque a dureza permanente e a estabilidade dimensional são cruciais.
• Melhor do que os termoplásticos, onde a resistência ao calor e a qualidade da superfície não podem ser comprometidas, como em moldes para fundição de joias.

Materiais emergentes:

Aqui estão alguns materiais emergentes para impressão 3D.

• Os termoplásticos biodegradáveis, como as misturas de PLA à base de plantas, estão ganhando espaço em embalagens e bens de consumo.
• O náilon reforçado com fibra de carbono combina reciclabilidade com rigidez próxima à do metal, sendo utilizado nas áreas aeroespacial e de robótica.
• Resinas termofixas com carga cerâmica estão sendo desenvolvidas para aplicações industriais em temperaturas extremas.

Materiais de impressão 3D FDM

Filamentos para impressão FDM 

A tecnologia FDM funde o termoplástico e o deposita em camadas. Este é o método de impressão mais acessível e econômico, sendo ideal para peças funcionais simples e protótipos básicos.

ABS vs PLA

Essa é a comparação mais comumente usada na hora de escolher materiais para FDM.

PLA É um dos materiais mais fáceis de imprimir com FDM. É biodegradável e inodoro. É ideal para protótipos visuais e modelos conceituais. Sua desvantagem é a baixa resistência ao calor (amolece a cerca de 60 °C) e a fragilidade ao impacto.

Ideal para protótipos visuais e modelos conceituais. Escolha o PLA para prototipagem em mesa, onde a resistência ao calor não é necessária.

ABS Suporta temperaturas de até 100 °C. É ideal para protótipos funcionais sujeitos a estresse mecânico. A escolha da tecnologia envolve um equilíbrio entre a necessidade de uma mesa de impressão aquecida e a garantia de ventilação adequada.

Ideal para protótipos funcionais sujeitos a estresse mecânico. Escolha o ABS quando a peça precisar suportar temperaturas de até 100 °C.

ABS ou PLA não são as melhores opções para peças de produção. Tanto as resinas de engenharia quanto os náilons SLS são superiores em termos de desempenho mecânico.

Materiais FDM adicionais essenciais

A anisotropia é uma limitação importante na FDM. A adesão entre camadas cria fragilidade direcional. A orientação de impressão é crucial se a peça for submetida a cargas direcionais.

Materiais para impressão 3D SLA

Material para impressão 3D SLA 

A estereolitografia (SLA) é um processo que utiliza um laser para endurecer resina líquida. Esse processo produz o acabamento superficial da mais alta qualidade, com as tolerâncias mais rigorosas e a maior resolução de qualquer método de impressão em plástico. As ligações químicas entre as camadas tornam as peças isotrópicas.

Categorias de resina SLA

O SLA é amplamente utilizado. Material de impressão 3D, apresentando diferentes tipos com base em seu uso: 

• Resinas de uso geral: Adequado para modelos conceituais e prototipagem visual devido ao seu acabamento liso e fosco.
• Engenharia ResinasProjetado para imitar o comportamento do ABS e do HDPE. Essas resinas suportam compressão, flexão e impacto. Carcaças, invólucros e conectores são opções padrão.
• Resinas rígidasPreenchido com vidro ou cerâmica para máxima rigidez. Utilizado em gabaritos e dispositivos de fixação, bem como em componentes de alta temperatura para fluxo de ar.
• Flexível e Elástico Resinas: imitam o comportamento do silicone ou da borracha. Essas resinas podem ser dobradas repetidamente sem rasgar. Ideais para protótipos de dispositivos médicos.
• Alto-Temp ResinasMantêm a forma quando aquecidos. São usados ​​em moldes e insertos, bem como em peças expostas ao calor.
• Biocompatibl para ResinasProjetado para aplicações odontológicas e médicas onde a segurança do material é necessária.

A SLA possui a maior seleção de materiais dentre todos os métodos de impressão em plástico. A resina selecionada está diretamente relacionada a As exigências mecânicas e termodinâmicas da aplicação. São ideais para modelos conceituais, protótipos visuais, invólucros, gabinetes e peças mecânicas.

Materiais de impressão 3D SLS

Materiais SLS 

A SLS utiliza uma variedade de materiais, incluindo termoplásticos, nylon, pós metálicos e outros. Não são necessárias estruturas de suporte, pois o pó não fundido sustenta a peça durante a impressão. Ela oferece Flexibilidade de design incomparável para geometrias complexas. O material padrão para SLS é o Nylon 12. Ele é resistente a impactos, forte e estável à umidade, raios UV e produtos químicos. É uma ótima opção tanto para protótipos funcionais quanto para componentes de produção de uso final.

O náilon 11 é mais rígido que o náilon 12, mas possui maior elasticidade. É adequado para aplicações onde a resistência é mais importante que a rigidez. Para aplicações que exigem rigidez estrutural, estão disponíveis compósitos de nylon reforçados com fibra de vidro ou de carbono. O TPU para SLS cria componentes flexíveis com propriedades semelhantes à borracha, com excelente estabilidade aos raios UV e absorção de impacto. O desempenho mecânico das peças fabricadas por SLS é semelhante ao dos componentes moldados por injeção. O acabamento superficial pode ser melhorado por meio de pós-processamento, como tamboreamento e tingimento.

Material de impressão 3D em metal

Metal para impressão 3D

A impressão em metal é utilizada principalmente nas indústrias aeroespacial, automotiva e médica. Os processos DMLS e SLM fundem o pó metálico camada por camada, produzindo peças resistentes e difíceis de replicar com usinagem tradicional.

Os metais mais comuns para impressão 3D incluem:

• O titânio é utilizado na fabricação de componentes leves, resistentes e com alta resistência ao calor para as indústrias aeroespacial e de implantes médicos.
• O aço inoxidável é utilizado em componentes industriais de alta resistência e resistentes à corrosão.
• Componentes estruturais leves de alumínio e componentes de gerenciamento térmico
• As ligas de níquel são utilizadas em componentes de turbinas e motores de alta temperatura.
• Aço ferramenta para matrizes e moldes, bem como ferramentas de alto desgaste.

A impressão em metal é mais cara do que a impressão em plástico. Se você precisa de propriedades semelhantes às do metal por um preço menor, considere a galvanoplastia ou a fundição de peças plásticas a partir de padrões de SLA.

Como selecionar os melhores materiais para impressão 3D?

A seguir, apresentamos alguns passos básicos para selecionar materiais adequados para impressão 3D. 

Passo 1: Determine seu nível de desempenho

Baixa performance

• Sem exigências mecânicas, apenas modelos visuais ou testes de ajuste.
• Materiais adequados: resinas PLA ou resinas SLA em geral.
• Exemplo de uso: Um designer imprime um protótipo de uma capa de celular apenas para verificar sua aparência e encaixe na mão. Como não é necessária resistência, uma resina SLA básica é suficiente.

Desempenho modesto

• Protótipos funcionais que devem se comportar como peças reais de produção.
• Materiais adequados: ABS, resinas de engenharia SLA ou nylon SLS.
• Exemplo de caso de uso: Um engenheiro imprime um protótipo de carcaça de válvula que será testado sob leve pressão para confirmar o encaixe da montagem e o funcionamento básico antes do início da produção em massa.

Alto desempenho

• Peças sujeitas a desgaste prolongado, calor, exposição a produtos químicos ou carga cíclica.
• Materiais adequados: compósitos de nylon SLS ou resinas de engenharia SLA.
• Exemplo de caso de uso: Um fabricante imprime um suporte para um componente automotivo localizado sob o capô, que deve suportar ciclos de aquecimento, vibração e contato ocasional com fluidos do motor.

Etapa 2: Combinar propriedades específicas do material

Após determinar o nível de desempenho desejado, selecione os materiais adequados para a peça.

• Resistência ao impacto: ABS em FDM ou nylon, resinas resistentes em SLA ou Nylon 11 ou 12.
• Flexibilidade: O TPU pode ser usado com FDM, SLA ou SLS.
• Resistência ao calor: Resinas SLA rígidas ou de alta temperatura. Nylon 12 para SLS.
• Resistência química: PETG para FDM, resinas rígidas para SLA, náilon para SLS
• Rigidez: Resinas rígidas SLA, compósitos de nylon SLS, compósitos de fibra de carbono FDM

Etapa 3: Considere as compensações do processo

O material e o processo são interdependentes. A SLA (laminectomia a laser assistida por silicone) é um processo que permite alcançar tolerâncias rigorosas, acabamentos lisos e uma ampla gama de materiais. A SLS é o processo preferido quando a geometria interna é mais importante. O nylon é a principal família de materiais.

Erros na seleção de materiais 

Primeiro, escolha o material e, em seguida, defina a aplicação. Priorize os requisitos de desempenho. O material deve ser escolhido de acordo com a função que a peça deve desempenhar.

• Ignorar a anisotropia no projeto de peças FDM. As linhas de camada da FDM criam fragilidade direcional. Antes da produção, as peças FDM que suportam cargas precisam ser orientadas.
• Erro no cálculo da temperatura de operação. O PLA amolece quando aquecido a temperaturas geralmente excedidas em interiores de automóveis, ambientes industriais e outras aplicações. Sempre verifique a temperatura de deflexão térmica em relação às condições reais de operação.
• Quando a fundição é suficiente, a impressão em metal deve ser escolhida. Os padrões de fundição de precisão SLA podem produzir peças metálicas a um custo menor e em um ritmo mais rápido para diversas aplicações.

Conclusão 

A parte mais importante de qualquer projeto de impressão 3D é a escolha do material certo. A capacidade de combinar os requisitos de desempenho com as propriedades dos materiais, como plásticos FDM, resinas SLA ou nylons SLS, bem como metais, determina o sucesso ou o fracasso das peças em uso real.

A equipe da Boda Tech tem experiência em todos os principais processos e tipos de materiais. Eles podem ajudá-lo a escolher a melhor opção e economizar dinheiro, evitando reimpressões dispendiosas. Por favor, contate-nos Para discutir a seleção de materiais para o seu próximo projeto.

Perguntas Frequentes

Quais materiais são adequados para impressão 3D de peças funcionais? 

As principais opções são o Nylon 12 SLS, resinas de engenharia e resinas rígidas SLA. A escolha baseia-se nos requisitos mecânicos, térmicos e químicos da aplicação.

Quais são as diferenças entre os plásticos impressos por FDM e SLA? 

Os filamentos FDM são termoplásticos que derretem e depois solidificam novamente. As resinas SLA são termofixas, que curam permanentemente quando expostas à luz UV. As peças SLA têm uma superfície mais lisa e são mais isotrópicas. As peças FDM podem ser anisotrópicas e são mais acessíveis para usos básicos.

Qual processo oferece a melhor comparação de materiais de impressão 3D para protótipos funcionais? 

Tanto as resinas de engenharia SLA quanto o nylon SLS produzem protótipos funcionais e resistentes. O SLS oferece maior liberdade de design para geometrias complexas. O SLA proporciona uma qualidade de superfície superior, bem como uma gama mais ampla de opções. propriedades do material.

Qual o melhor material para criar peças automotivas usando impressão 3D?

Para peças automotivas, o Nylon 12 SLS é uma escolha comum devido à sua boa resistência ao calor, vibração e estresse mecânico. É utilizado em dutos de ar, clipes, suportes e componentes do compartimento do motor. Para peças de exibição ou decorativas, a resina SLA proporciona um acabamento mais liso.

Qual o melhor material para impressão 3D em dispositivos médicos?

As resinas de engenharia SLA são amplamente utilizadas em aplicações médicas por produzirem peças lisas e precisas. Resinas biocompatíveis estão disponíveis para itens como guias cirúrgicos e modelos dentários. O náilon SLS também é utilizado em componentes protéticos devido à sua resistência e flexibilidade.