3D Materiais de Impressão Oferecem aos projetistas a flexibilidade de transformar modelos digitais em peças funcionais. São utilizados em aplicações que vão desde implantes médicos a componentes automotivos, onde diferentes materiais são escolhidos para atender a requisitos de desempenho específicos.
No que toca à impressão 3D personalizada, Criatividade, exatidão e precisão no fluxo de trabalho são fundamentais. Os designs em plástico criados por meio desse método agregam mais apelo e custo-benefício ao processo. Embora a escolha dos materiais para impressão 3D possa ser um desafio, não se preocupe, este artigo irá guiá-lo na escolha do material mais adequado às suas necessidades específicas. Os plásticos são conhecidos por suas características peculiares e suas aplicações vão desde automotiva até aeroespacial. Você tem várias opções, incluindo sustentáveis PLA, ABS e PETG plásticos.
As impressoras 3D geralmente produzem peças que podem ser frágeis e propensas a quebrar devido ao material plástico de baixo padrão. No entanto, as escolhas de plástico apropriadas permitem que as impressoras 3D produzam impressões 3D mais duráveis, de alta qualidade e resilientes para uma ampla gama de aplicações.
Este artigo tem como objetivo fornecer detalhes essenciais sobre os tipos de plástico adequados para Impressão 3De tecnologias compatíveis. Além disso, examinaremos os desafios associados Impressão 3D de materiais plásticos com suas respectivas soluções.
Tipos de plásticos para impressão 3D
Em primeiro lugar, é essencial compreender a diferença entre pellets e filamentos antes de selecionar a matéria-prima plástica adequada para a impressão 3D.
Duas formas comuns de matéria-prima plástica usadas na impressão 3D são pelotas e filamentos.
1- Pelotas de impressão 3D
Pellets são pedaços pequenos e granulares, como resina plástica. Eles são normalmente produzidos a granel e são as matérias-primas utilizadas na fabricação de produtos plásticos através de diversos processos, incluindo compressão, moldagem por injeçãoe extrusão.
Pelotas para impressão 3D
- No contexto da impressão 3D (fabricação aditiva), os pellets são usados em certos tipos de impressoras 3D conhecidas como extrusão de pellets ou impressoras de extrusão granular. Essas impressoras derretem os pellets até um estado fundido e os extrudam através de um bico para criar o objeto desejado, camada por camada.
- A impressão 3D baseada em pellets é menos comum do que a impressão baseada em filamentos, mas oferece vantagens como a capacidade de usar uma gama mais ampla de materiais e custos de materiais potencialmente mais baixos.
2- Filamentos de impressão 3D
Os filamentos são mais comumente usados em impressoras 3D de mesa devido à sua facilidade de manuseio e compatibilidade com impressoras FDM (Fused Deposition Modeling).
Filamentos de plástico para impressão 3D
- Os filamentos são fios longos e finos de material plástico enrolados em um carretel. Eles são fabricados especificamente para uso em impressoras 3D baseadas em filamentos.
- Os filamentos vêm em diversos tipos de materiais termoplásticos como PLA, ABS, PETG e TPU, cada um oferecendo suas características exclusivas. Eles são alimentados na impressora 3D através de um bico aquecido, onde são derretidos e extrudados na plataforma de construção para criar o objeto impresso, camada por camada.
- A impressão 3D baseada em filamento é popular devido à sua facilidade de uso, ampla disponibilidade de materiais e compatibilidade com uma variedade de impressoras 3D de mesa.
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Materiais plásticos populares para impressão 3D
Numerosos tipos de polímeros apresentam uma ampla gama de características úteis e desejadas. Isso torna um pouco desafiador escolher o tipo que mais atende às suas necessidades. Portanto, examinaremos os diferentes tipos de plásticos disponíveis para impressão 3D e discutiremos sua respectiva adequação para aplicações específicas.
1. Ácido Polilático (PLA) em impressão 3D
O PLA é um polímero termoplástico projetado e a escolha preferida entre os designers de produtos para impressão 3D devido ao seu preço acessível e funcionalidade incomum. Plásticos PLA requerem temperaturas relativamente mais baixas do que outros plásticos. O PLA imprime dentro da faixa de temperatura entre 180 ° C a 220 ° C.
Além disso, oferece boa resistência e apresenta tenacidade que pode ser ainda reforçada por processos de recozimento. Os profissionais preferem o PLA por sua uniformidade, facilidade de uso e preço acessível. No entanto, muitos especialistas procuram frequentemente materiais mais versáteis, robustos e duradouros.
2. Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS) em impressão 3D
Em seguida, vem o ABS (Acrilonitrila Butadieno Estireno). O material ABS é o polímero mais funcional na impressão 3D devido à sua flexibilidade e excepcional resistência ao impacto. É amplamente utilizado na fabricação de itens do dia a dia, desde peças de Lego até componentes automotivos. Além disso, possui um bom equilíbrio entre tenacidade e rigidez, tornando-o ideal para impressão 3D. é uma escolha preferida para peças que foram submetidas a altas tensões.
As temperaturas operacionais do ABS normalmente ficam na faixa de 210°C a 250°C, juntamente com um leito aquecido variando de 80°C a 110°C. O ABS possui características de fusão e fluxo rápidos, o que resulta em impressão mais rápida. É por isso que é um material onipresente usado em moldagem por injeção.
No entanto, o ABS pode estar sujeito a deformações. Além disso, emite gases nocivos durante a impressão. Portanto, uma impressora fechada é uma opção mais adequada para ABS. Portanto, sempre que escolher o ABS, certifique-se de ter ótimo acesso a um ambiente fechado.
3. PETG (Polietileno Tereftalato Glicol) em Impressão 3D
O PETG é semelhante ao PET (Polietileno Tereftalato), mas se diferencia pela adição de glicol. É comumente encontrado em garrafas plásticas translúcidas. Oferece uma combinação de resistência e flexibilidade similar a... ABS e PLASuas temperaturas de operação são mais elevadas, normalmente na faixa de 225°C a 260°C, juntamente com um leito aquecido que varia de 60°C a 70°C.
PETG apresenta resistência a empenamento e adesão. Além disso, este plástico para impressora 3D absorve a umidade do ar. Portanto, para manter o prazo de validade prolongado, armazene o PETG em ambiente seco devido à sua natureza higroscópica.
PETG oferece maior resistência e durabilidade que o PLA. Além disso, é resistente a temperaturas externas mais elevadas, com preocupações mínimas de adesão ou empenamento do leito.
4. Nylon ou poliamida em impressão 3D
Nylon ou Poliamida oferece resistência, flexibilidade e durabilidade excepcionais. No entanto, é sensível à umidade e, portanto, requer armazenamento em ambiente seco para evitar degradação. Esse impressora 3d de plástico necessita de uma temperatura muito alta, variando de 240°C a 260°C, juntamente com uma temperatura de leito de 70°C a 100°C.
As peças de náilon impressas em 3D são suscetíveis a encolhimento e deformação; portanto, você precisa de impressoras fechadas para obter os melhores resultados de impressão 3D em náilon. Além disso, o náilon possui alta resistência à tração e durabilidade, o que o torna uma opção perfeita para aplicações em ferramentas e peças mecânicas funcionais.
5. PC (policarbonato) em impressão 3D
O PC, ou Policarbonato, é conhecido por sua transparência e durabilidade, o que o torna a escolha ideal para a confecção de telas e até óculos à prova de balas.
O policarbonato (PC) requer uma temperatura notavelmente alta, variando de 270°C a 310°C. Portanto, pode não ser compatível com impressoras padrão devido aos seus requisitos mínimos de calor. Como outros materiais discutidos, o policarbonato é higroscópico e requer armazenamento em ambiente seco para evitar a absorção de umidade.
6. PE (polietileno) em impressão 3D
O polietileno, entre outros plásticos, oferece versatilidade e durabilidade excepcional com alta capacidade de resistência química. O PE é considerado o polímero mais fácil de trabalhar. Além disso, oferece três categorias; Polietileno de alta densidade (HDPE), polietileno de baixa densidade (LDPE) e polietileno linear de baixa densidade (LLDPE).
PE apresenta características salientes, como resistência à umidade, produtos químicos e impacto. Entre os seus tipos, o HDPE é mais frequentemente utilizado em aplicações de impressão 3D devido à sua natureza rígida, enquanto o LDPE é mais flexível e resiliente. Produz peças impressas fortes e confiáveis.
O PE tem um baixo ponto de fusão e é propenso a deformar. A deformação pode ser evitada usando impressoras fechadas com bases aquecidas. Dependendo do seu tipo, o PE tem uma faixa típica de temperatura de impressão de 115°C a 260°C, juntamente com uma temperatura de base de 50°C a 100°C. Este plástico para impressora 3D é usado em uma ampla gama de aplicações para materiais de embalagem, como garrafas plásticas e até mesmo implantes médicos e próteses.
7. PP (polipropileno) em impressão 3D
O PP é um termoplástico versátil, semelhante ao PE. A flexibilidade, tenacidade e resistência química do polipropileno o tornam uma opção ideal. Comparado com outros plásticos para impressoras 3D, tem densidade relativamente baixa, resultando em peças impressas leves.
O PP tem uma alta faixa de temperatura de impressão de 220°C a 270°C, juntamente com uma temperatura de base de até 100°C. Normalmente, produz protótipos funcionais, contêineres de armazenamento e peças automotivas.
Tecnologias compatíveis com impressão 3D de plástico
Três tecnologias fascinantes integram-se perfeitamente aos processos de impressão 3D de plástico, como;
1. Modelagem de Deposição Fundida (FDM)
Modelagem de Deposição Fundida (FDM) ou Fabricação de Filamento Fundido (FFF) são as tecnologias de impressão 3D mais amplamente utilizadas para plásticos. O FDM funciona derretendo e extrusando filamentos termoplásticos através de um bico aquecido. O bocal se move ao longo de um caminho predeterminado, depositando o material derretido camada por camada em uma plataforma de construção. À medida que cada camada é depositada, ela se solidifica, unindo-se à camada anterior para formar o objeto desejado.
Impressão 3D FDM
O FDM é conhecido por sua simplicidade, versatilidade e preço acessível. É amplamente utilizado em indústrias que vão desde aeroespacial e automotiva até saúde e bens de consumo devido à sua capacidade de produzir protótipos funcionais, peças personalizadas e produtos de uso final de forma rápida e econômica. Adicionalmente, A FDM oferece aplicações versáteis para indústrias prototipagem rápida, ferramentas, gabaritos e acessórios, e a produção de peças de uso final.
Além disso, encontra aplicações na indústria aeroespacial (para componentes leves), automotiva (para peças e ferramentas personalizadas), saúde (para dispositivos médicos e próteses) e bens de consumo para produtos personalizados e produção em pequenos lotes.
2. Estereolitografia (SLA)
Estereolitografia (SLA) utiliza uma cuba (tanque) de resina fotopolimérica líquida curada por luz UV para criar objetos camada por camada. Uma plataforma de construção é abaixada no tanque de resina e um laser UV solidifica seletivamente a resina de acordo com o projeto, resultando em peças de alta resolução com acabamento suave. acabamentos de superfície.
Impressão de polímero SLA 3D
O SLA é conhecido por sua alta resolução, acabamento superficial liso e precisão, tornando-o ideal para a produção de protótipos detalhados, peças complexas e padrões de fundição de precisão. É comumente usado em indústrias como automotiva, aeroespacial, médica e eletrônica de consumo para modelagem de conceito, testes funcionais e padrões mestre para moldagem e fundição.
Leia mais: SLA vs FDM: Qual método 3D oferece a melhor solução?
3. Sinterização seletiva a laser (SLS)
SLS funciona sinterizando seletivamente pó termoplásticos usando um laser de alta potência. Uma fina camada de pó é espalhada sobre uma plataforma de construção e o laser funde as partículas, formando uma camada sólida correspondente ao formato do objeto que está sendo impresso. O processo se repete, com cada camada de pó sendo espalhada e sinterizada até que o objeto esteja completo.
Impressão plástica 3D SLS
A SLS é conhecida por sua capacidade de produzir peças com alta resistência, durabilidade e geometrias complexas sem a necessidade de estruturas de suporte. Além disso, o SLS é considerado uma ótima solução para a prototipagem rápida de polímeros funcionais porque oferece precisão excepcional.
Clique aqui para baixar: Os melhores materiais PLA para impressão 3D
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Quais são os desafios associados à impressão 3D de materiais plásticos?
Impressão 3D de plástico
A impressão 3D geralmente apresenta um conjunto de desafios para designers de produtos. Vamos analisar as complicações enfrentadas pelos designers durante o processo de impressão 3D e fornecer soluções práticas para superá-las.
Tabela: Desafios associados à impressão 3D de plásticos e suas respectivas soluções.
| Impressão 3D de plástico | Problemas associados | Respectivas Soluções |
| PLA | Deformação e encolhimento | Use uma placa de construção e gabinete aquecidos para controlar a temperatura e minimizar as flutuações de temperatura. |
| ABS | Adesão e delaminação de camadas | Aumente a temperatura da mesa de impressão e garanta o resfriamento adequado para promover melhor adesão da camada. |
| PETG | Amarrando e escorrendo | Otimize as configurações de retração e a velocidade de impressão para minimizar o encordoamento e garanta o resfriamento adequado para evitar gotejamento. |
| Nylon | Absorção de umidade | Armazene o filamento de náilon em um ambiente seco ou use um secador de filamento para remover a umidade antes de imprimir. |
| PC | Empenamento e rachaduras | Envolva a impressora para manter um ambiente de impressão estável e use uma placa de construção aquecida com adesão adequada. |
| PE | Má adesão à camada | Ajuste os parâmetros de impressão, como temperatura de extrusão e altura da camada, para melhorar a adesão da camada. |
| PP | Entortar | Utilize uma placa de impressão e câmara aquecidas para mitigar empenamentos e otimizar a orientação das peças para minimizar o estresse durante a impressão. |
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Resumindo
Impressão 3D de plástico tornou-se uma abordagem frequentemente econômica e criativa para projetar geometrias sofisticadas. Oferece versatilidade na escolha de materiais para a criação de protótipos funcionais para produtos de usuário final.
Existe uma vasta gama de plásticos à sua disposição com características únicas. Embora possa ser difícil escolher o material certo. Mas, por meio deste artigo, você pode obter informações e conhecimentos valiosos sobre qual processo é adequado às suas necessidades.
Além disso, seja impressão 3D por modelagem por deposição fundida (FDM), estereolitografia (SLA) ou sinterização seletiva a laser (SLS), entender como esses processos interagem com diferentes plásticos é crucial para alcançar resultados ideais.
Leia mais: O que é fabricação de plástico: como funciona? Tipos e benefícios
Perguntas Frequentes
O que é impressão 3D de plástico?
A impressão 3D de plástico, também conhecida como fabricação aditiva, é um processo de criação de objetos tridimensionais através da deposição de camadas sucessivas de material plástico para construir a forma desejada.
Em que plásticos podem ser usados De produção de aditivos?
Vários tipos de plásticos podem ser usados para fabricação aditiva (impressão 3D), como Ácido Polilático (PLA), Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS), Polietileno Tereftalato Glicol (PETG), Nylon (Poliamida), Policarbonato (PC), Polipropileno (PP) , Polietileno (PE).
Posso reutilizar impressões em excesso ou com falha feitas de plásticos para impressoras 3D?
Sim, você pode usar plástico em excesso ou impressões de plástico abortadas. No entanto, fazer isso requer algum trabalho adicional. Primeiro, você terá que derreter o plástico para utilizá-lo novamente em novas impressões. Este plástico reciclado pode não ser tão bom quanto o plástico original.
Como posso evitar problemas de empenamento e adesão à base durante a impressão 3D?
Você pode evitar problemas de empenamento e adesão da base usando uma base aquecida e um ambiente de impressão fechado.
Quais técnicas de pós-processamento podem ser usadas para melhorar o acabamento superficial de peças plásticas impressas em 3D?
Técnicas de pós-processamento, como lixamento, polimento, pintura e recozimento, podem melhorar o acabamento superficial, as propriedades mecânicas e a estética das peças plásticas impressas em 3D.
Recursos
1- Swetham, T., Reddy, KMM, Huggi, A. e Kumar, MN (2017). Uma revisão crítica dos materiais de impressão 3D e detalhes dos materiais usados no FDM. Departamento de Engenharia Mecânica, Instituto de Tecnologia Vidya Jyothi, Hyderabad, Índia. Obtido de https://www.academia.edu/33109418/A_Critical_Review_on_of_3D_Printing_Materials_and_Details_of_Materials_used_in_FDM
2- Jandyal, A., Chaturvedi, I., Wazir, I., Raina, A., & Ul Haq, MI (2021). impressao 3D - Uma revisão de processos, materiais e aplicações na indústria 4.0. Escola de Engenharia Mecânica, Universidade Shri Mata Vaishno Devi, Katra, Jammu e Caxemira 182320, Índia. Retirado de https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666412721000441.