“A usinagem tridimensional ajuda a facilitar o processamento de polímeros de engenharia mecânica. Além disso, ao contrário das técnicas convencionais de fabricação rápida, ela pode criar rapidamente protótipos e peças geométricas leves.”
Na indústria de plásticos, a impressão 3D é uma técnica de fabricação aditiva para criar projetos 3D a partir de projetos digitais 3D. Beneficia os profissionais de design na criação de protótipos estéticos e funcionais para testes de ajuste antes de iniciar uma produção em grande escala.
Consiste em empilhar material camada por camada, guiado por um sistema CNC, para criar uma peça tridimensional em tempo mínimo. Normalmente, a impressão 3D é rápida e eficiente para produzir designs complexos. No entanto, Custo de impressão 3D em metal Geralmente, o custo é mais elevado do que o da impressão em plástico devido ao preço do material, aos equipamentos especializados e aos requisitos de pós-processamento. Mesmo assim, continua sendo uma opção viável para peças complexas, de baixo volume e alto desempenho.
Além disso, os seus custos de instalação são relativamente inferiores aos das técnicas convencionais. Devido à sua precisão e exatidão dimensional na indústria de manufatura, ganhou atenção significativa em tudo, desde projetos arquitetônicos até protótipos de componentes aeroespaciais.
Este artigo discute processos, tipos e aplicações industriais de impressão 3D. Também aborda as dicas necessárias para um projeto de impressão 3D bem-sucedido.
O que é impressão 3D? Como funciona?
Impressão 3D
A impressão 3D é uma técnica de fabricação aditiva para criar peças ou produtos. As ilustrações virtuais pré-determinadas ou representação matemática das superfícies 3D são selecionadas em softwares como MatterControl 2.0, Tinkercad, Blender, UVTools, WebPrinters e Ultimaker Cura. Após finalizar o design, os arquivos são preparados para impressão. Aqui, o design é dividido dividindo-o em camadas horizontais ou verticais de 100 a 1000, dependendo da configuração da peça. Em seguida, o modelo fatiado é alimentado na impressora 3D.
No processo de impressão 3D, o material plástico é disposto em suas sucessivas camadas em ordem sequencial até a formação de uma peça ou produto. Este processo é conhecido como extrusão de material. Essas impressoras são notavelmente compactas e relativamente econômicas para produzir peças em pedidos de baixo volume a granel. Além disso, os materiais de impressão 3D estão a expandir a sua gama de plásticos para polímeros de engenharia de baixo custo. Geralmente exigem um orçamento mínimo para sua infraestrutura. Um dos principais benefícios é que a impressão 3D utiliza menos material para formar protótipos, ao contrário dos métodos convencionais. Além de seus recursos de design de peças, quase qualquer projeto conceitual que vier à sua mente pode ser replicado por uma impressora 3D padrão. Uma impressora 3D padrão de tamanho pequeno geralmente custa entre US$ 300 e US$ 400 aproximadamente.
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Componentes principais de uma impressora 3D
As impressoras 3D são compostas por diversos componentes fixos e móveis que trabalham em conjunto para produzir protótipos. Embora a estrutura da máquina varie de acordo com o modelo, ela também pode variar. Tipos de impressão 3DA maioria das impressoras 3D inclui os cinco componentes principais listados na tabela abaixo.
Mesa: Principais partes das impressoras 3D
| Peças | Funcionalidade |
| cabeça de impressão | É um elemento de aquecimento de uma impressora 3D que posteriormente deposita materiais plásticos para criar um produto. |
| Construir bandejas | O local onde os designs reais são criados por aquecimento ou não aquecimento depende do tipo pretendido de tecnologia de impressão 3D. |
| Controlador de movimento | É a principal peça utilizada para regular o processo de impressão 3D. Ele contém utilitários mecânicos, incluindo; motores, correias, parafusos e batentes finais. |
| motherboard | É a parte central que contém componentes elétricos. Controla todas as funcionalidades das impressoras 3D como; velocidade e quantidade de deposição de material. |
| Fonte de energia | A fonte de alimentação é usada para fornecer todas as peças elétricas em impressoras 3D. |
Tipos de impressão 3D de plástico
Aqui estão alguns dos tipos mais comuns de tecnologia de impressão 3D, incluindo;
- Estereolitografia (SLA)
- Modelagem de Deposição Fundida (FDM)
- Sinterização seletiva a laser (SLS)
- Processo de Luz Digital (DLP)
- Polijato
- Fusão Multi Jet
Estereolitografia (SLA)
Impressão 3D SLA
SLA é enfatizado como a primeira tecnologia comercial de impressão 3D. Ele usa um tanque de fotopolímero líquido que é aquecido inicialmente para curar suas camadas subsequentes no material da peça pretendida.
O SLA pode replicar rapidamente protótipos detalhados de alta resolução, peças complexas e padrões para fundição de precisão. Além disso, ajuda os projetistas a moldar componentes detalhados exemplares para testar ajustes de um produto de engenharia montado.
Tabela: Tipos de plástico usados em SLA e aplicações
| Material | Aplicações | Nível de Precisão |
| Polipropileno, ABS e policarbonatos com enchimento de vidro | Protótipos para gabaritos, acessórios e padrões de fundição | 0.1 mm a 0.2 mm |
Modelagem de Deposição Fundida (FDM)
Impressão 3D FDM
A modelagem por deposição fundida funciona derretendo o filamento de plástico e extrudando-o através de um bico de aquecimento em camadas sequenciais para formar um produto protótipo. A resolução e a precisão dimensional do FDM são relativamente mais baixas em comparação com o SLA. Além disso, pode estar sujeito a danos após longa exposição à radiação ultravioleta.
Quando se trata de compatibilidade de materiais, ele pode depositar vários termoplásticos resistentes em elastômeros flexíveis para fabricação de itens. Ele é amplamente utilizado na modelagem de modelos de prova de conceito e de protótipos mais simples a complexos.
Tabela: Materiais e Aplicações Compatíveis
| Material | Aplicações | Nível de Precisão |
| PET, ABS, ETG, PLA | Ele incorpora testes de ajuste, protótipos para gabaritos, acessórios e padrões de fundição de precisão | 0.1 mm a 0.2 mm |
Sinterização seletiva a laser (SLS)
Peças de impressão 3D de nylon SLS
Como o nome indica, funciona sinterizando um laser em pó termoplástico forte para construir protótipos para testes funcionais. Este laser derrete o material plástico e o funde através de um bico de aquecimento, camada por camada, para construir um produto. O processo consome meticulosamente todo o material durante o processo. Normalmente não requer nenhuma estrutura de suporte durante o desenvolvimento do produto. Além disso, as peças 3D feitas através de SLS são mais resilientes e altamente estáveis dimensionalmente do que as técnicas de deposição fundida e SLA. Além disso, as peças adquirem maior resistência do que as peças moldadas por injeção.
Tabela: Materiais e Aplicações Compatíveis
| Material | Aplicações | Nível de Precisão |
| Nylon 6, nylon 11, nylon 12 e poliamida 12 | Ele incorpora testes de ajuste, protótipos para gabaritos, acessórios e padrões de fundição de precisão | 0.1 mm a 0.2 mm |
Processo de Luz Digital (DLP)
Processamento de luz digital
O processo do DLP se assemelha ao do SLA. Envolve o uso de fontes de luz convencionais em vez de luz laser. Em geral, o DLP é relativamente mais barato e produz peças de maior qualidade do que o SLA. Além disso, o processo é comparativamente rápido, pois imprime a peça completa de uma só vez. Além do acabamento superficial, essas impressoras geralmente produzem texturas superficiais altamente lisas para produtos finais.
Tabela: Materiais e Aplicações Compatíveis
| Material | Aplicações | Nível de Precisão |
| Cloreto de polivinila, ABS, polipropileno | Talas dentárias, adornos, amplificadores e fundição de joias | 0.1 mm a 0.2 mm |
Fusão de Múltiplos Jatos (MJF)
Peças impressas em vários jatos
No processo, a fusão multijato é semelhante ao SLS, pois ambos usam energia de náilon para o desenvolvimento de protótipos funcionais. Essas impressoras 3D transformam grupos de jato de tinta em pó de náilon para construir um produto camada por camada, fundindo um elemento de aquecimento. MJF ajuda a produzir produtos de uso final com cores variadas e melhora a resolução das peças pretendidas. Além disso, leva um tempo mínimo para formar um produto e é considerada uma técnica econômica na tecnologia de impressão 3D.
Tabela: Materiais e Aplicações Compatíveis
| Material | Aplicações | Precisão |
|
PA 12 preto, polipropileno PA 12 40% preenchido com vidro preto |
Protótipos, dispositivos médicos, fole, defletores, gabaritos e acessórios |
0.05 mm |
Polijato
Polyjet refere-se a uma tecnologia de impressão 3D tradicional que tem uma notável semelhança em operação com impressoras jato de tinta convencionais. Ele funciona colocando fotopolímeros em uma placa de construção, sinterizando luz UV para formar um produto. As impressoras 3D Polyjet são mais baratas que SL e SLS. Os projetistas de produtos podem usar polijatos, onde protótipos são necessários para testar os ajustes iniciais do projeto de uma montagem. Além disso, eles podem forjar peças multicoloridas e multimateriais.
Tabela: Materiais e Aplicações Compatíveis
| Material | Aplicações | Precisão |
| Polipropileno, ABS, materiais semelhantes a borracha, materiais opticamente transparentes | Sobremoldagem e protótipos elastoméricos | 0.1 mm |
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Tecnologias de impressão 3D em metal
Além do plástico, 3D Materiais de Impressão Também incluem diversos metais de alta resistência para a produção de protótipos funcionais e peças de uso final. As opções mais comuns são aço inoxidável, alumínio, cobre, tungstênio e titânio. Os seguintes processos de impressão 3D são comumente usados para esses materiais metálicos.
- Derretimento de feixe de elétrons (EBM)
- Sinterização direta a laser de metal (DMLS)
Derretimento de feixe de elétrons (EBM)
A fusão por feixe de elétrons é impressão 3d de metal processo. Como o nome sugere, ele usa um feixe de elétrons de alta energia para fundir o pó metálico em camadas homogêneas subsequentes para formar um produto de acordo com as especificações exigidas. Funciona criando um vácuo inferior a 0.0001 mbar dentro de uma câmara de impressão. A temperatura ideal necessária para fundir o material é de cerca de 600 a 700 ℃. Em comparação com outras tecnologias de impressão 3D, o EBM é rápido e econômico. Além disso, pode ser utilizado como substituto das técnicas de usinagem CNC e fundição, pois produz peças de alta durabilidade.
Tabela: Materiais e Aplicações Compatíveis
| Material | Aplicações | Precisão |
| Tântalo, tungstênio, vanádio e titânio | Componentes aeroespaciais, automotivos e médicos | N/D |
Sinterização direta a laser de metal (DMLS)
DMLS é outra técnica de impressão 3D em metal. Em comparação entre sinterização direta a laser de metal Impressão 3D vs Usinagem CNC, oferece mais flexibilidade, repetibilidade, precisão e benefícios de produção rápida. Além disso, é notavelmente uma opção eficiente para a produção de protótipos complexos e detalhados. Geralmente, reduz metais e transforma diversos conjuntos de peças em componentes leves ou únicos.
Mesa: Materiais e aplicações compatíveis
| Material | Aplicações | Precisão |
| Aço inoxidável, alumínio, ligas de níquel e cobre. Etc. | Protótipos aeroespaciais, automotivos e médicos simulados | 0.1 mm |
Aditivo vs. Fabricação Subtrativa
Aditivo vs. Fabricação Subtrativa
A manufatura aditiva adiciona material em camadas sequenciais para criar um produto. A fabricação subtrativa, por outro lado, remove material das peças existentes para moldá-las na forma desejada. Essas abordagens fundamentais são amplamente utilizadas nas indústrias de manufatura devido à flexibilidade e precisão excepcional do material. Além disso, essas técnicas explodiram como opções econômicas para lotes de grande volume.
Embora existam muitas técnicas de fabricação, a usinagem CNC e a impressão 3D são as duas mais amplamente adotadas por seus benefícios versáteis. Vamos avaliar as distinções entre eles;
Tabela: Fabricação aditiva vs. subtrativa
| Aspectos | Manufatura Subtrativa | De produção de aditivos |
| Uso de materiais | Acomodar vários blocos sólidos, barras, varetas de plástico, metais | São utilizadas resinas termoplásticas, materiais de alta resistência, rígidos, elásticos e moldáveis (semelhantes a cera). |
| Custos de ferramentas e configuração | Custos de ferramentas mais elevados, mas custos de configuração inicial mais baixos. | Custos de ferramentas mais baixos, mas custos de configuração inicial mais elevados, cerca de US$ 2000, US$ 10000 para impressoras 3D de médio porte |
| velocidade de produção | Geralmente mais lento e mais caro para produção em lotes de grandes volumes. | Comparativamente, velocidade de produção rápida e eficiente para grandes tiragens de produção. |
| Complexidade do projeto | Permite criar qualquer desenho geométrico complicado; por exemplo, roscas, furos, parafusos e cilindros | Também facilita a criação de designs complexos, mas limitados a peças ou componentes mais detalhados |
| Precisão | Tolerância de cerca de 0.025 mm | Tolerância em torno de 0.1 mm |
Relacionado a: Manufatura Aditiva x Manufatura Subtrativa
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Aplicações da impressão 3D
A tecnologia de impressão 3D está muito difundida em vários setores industriais. É imensamente utilizado nas indústrias de aviação, automotiva, construção, assistência médica, prototipagem e manufatura.
Aviação
Nas indústrias de aviação e defesa, a tecnologia de impressão 3D introduziu uma forma precisa de moldar componentes críticos de aeronaves. Essas indústrias exigem formas complexas e peças leves para melhorar a funcionalidade e o desempenho de vários componentes do motor. Portanto, os projetistas e fornecedores OEM se beneficiam de sua viabilidade econômica para produzir peças leves em um curto prazo de entrega. Alguns exemplos incluem suportes, suportes, pás de turbina e estruturas centrais, protótipos funcionais e componentes estruturais para sistemas de defesa.
Automobile
A impressão 3D explodiu a indústria automotiva ao fornecer prototipagem rápida e componentes leves, especialmente para automóveis de corrida. Os setores estabelecidos como Mitsubishi e Chemical, ou BASF, já introduziram a tecnologia de impressão 3D. Geralmente, a modelagem por deposição fundida é usada para construir protótipos personalizados de impressão 3D e peças de uso final. Alguns exemplos comuns incluem painéis de automóveis, dutos HVAC, aberturas de ventilação e acessórios de protótipos de assentos internos.
Prototipagem e Manufatura
Protótipos impressos em 3D
Em comparação a Impressão 3D vs. Moldagem por injeção, os moldes de injeção geralmente levam várias semanas para serem produzidos. Portanto, esses moldes, em geral, são mais caros que a impressão 3D, e custam de US$ 100 a US$ 1000. Conforme discutido acima, o escopo principal do emprego da impressão 3D é criar protótipos de formas complexas. Avançar, Gatos impressos em 3D, estética modelos complexos para consumidores e necessidades arquitetônicas podem ser feitas por meio de impressão 3D.
Essas técnicas avançadas de recursos podem trazer peças em apenas algumas horas, tudo isso com um orçamento acessível. Além disso, a impressão 3D personalizada é ideal para criar protótipos para testar e iterar projetos iniciais. As técnicas mais lucrativas para a elaboração de protótipos são SLS e DMLS.
Medicar
Estrutura óssea impressa em 3D
No setor de saúde, impressoras 3D são utilizadas para projetar dispositivos para ortopedia e implantes para fundir coroas dentárias metálicas. Além disso, auxilia na fabricação de ferramentas e andaimes de estruturas humanas. Esses andaimes fornecem às células e tecidos uma estrutura para crescer e regenerar tecidos. Além disso, a impressão 3D personalizada ajuda a replicar próteses personalizadas e dispositivos específicos do paciente; como; aparelhos auditivos e palmilhas ortopédicas. Além disso, ossos, pele, tecidos e órgãos impressos em 3D também contribuem para o cuidado do paciente.
Tecnologia de impressão 3D para construção
Tecnologia de impressão 3D para construção
As indústrias de construção normalmente usam “impressoras 3D de construção” para encadernação de energia e pulverização de prospectos. Essas impressoras operam por extrusoras de braço robótico controladas e sistemas de pórtico para criar suavemente modelos de construção, pequenas estruturas e componentes de construção. Além disso, a impressão 3D é uma solução económica para criar padrões de construção mais complexos e melhorar a integração funcional, minimizando o desperdício e a necessidade de mão de obra.
Serviços de impressão 3D na Boda
Boda oferece impressão 3D acessível e de melhor qualidade serviços de prototipagem. Nossos especialistas ajudam você a fazer uma seleção sensata de materiais e fornecem assistência em melhorias de design para obter resultados ideais. Nossas instalações estão equipadas com uma impressora 3D avançada e oferecem diversas opções de materiais para nossos valiosos clientes escolherem.
Quer se trate de fabricação de protótipos complexos ou produção em massa, podemos atender às suas necessidades sem comprometer os padrões de qualidade em curtos prazos. Contate-nos agora e receba seu instante serviço de impressão 3D citar!
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Resumindo
A impressão 3D oferece vários benefícios na fabricação rápida de protótipos para componentes médicos, de aviação e automotivos. Esta técnica de fabricação aditiva utiliza vários materiais de impressão 3D, desde plásticos, cerâmicas e comestíveis até metais exóticos, como; titânio, tungstênio e cobre.
Essas impressoras ampliaram as possibilidades de fabricação de vários componentes e de atendimento às demandas do mercado de reposição que antes eram difíceis para técnicas convencionais como fundição, usinagem e moldagem por injeção. Além disso, eles encurtaram os tempos do ciclo de produção. Este artigo contém uma visão abrangente da tecnologia de impressão 3D de um aspecto mais profundo. Assim, você pode obter informações valiosas sobre o surgimento da tecnologia de impressão 3D e sua utilidade.
Perguntas Frequentes
Q1. Quais são as limitações da impressão 3D?
Além das vantagens, a impressão 3D também apresenta algumas limitações. Esses incluem; opções limitadas de materiais, requisitos de pós-processamento e aumento de custos em grandes volumes.
Q2. Quais materiais plásticos são flexíveis para impressão 3D?
Os materiais termoplásticos são considerados materiais de impressão 3D compatíveis e flexíveis. Alguns dos comuns incluem; poliuretano, policarbonato e plásticos de alto desempenho como PEEK e ácidos poliláticos (PLA). Entre esses filamentos PLA são principalmente extrudados em aplicações de impressão 3D. Aprender mais sobre Dominando a impressão 3D: um guia para os melhores materiais de PLA.
Q3. Há algum avanço contínuo além da impressão 3D?
Sim, o futuro reserva novos avanços, como a impressão 4D e 5D na fabricação aditiva. Essas inovações provavelmente contribuirão para reduzir o peso dos componentes e otimizar o desempenho das impressoras 3D para trazer produtos em um curto espaço de tempo.
Q4. Quais são os benefícios da impressão 3D?
As impressoras 3D oferecem personalização completa na fabricação de peças. Essas impressoras seguem diretrizes automatizadas para criar produtos com perfeição. Além disso, é consideravelmente ideal para projetar protótipos para diversos produtos finais de uso industrial.
Q5. Quais são os principais problemas causados durante o desenvolvimento de produtos de impressão 3D?
Embora as impressoras 3D sejam precisas e produzam formas complexas com precisão, parâmetros de processo como temperatura, velocidade de impressão e filamentos emaranhados são os principais problemas durante o processo de impressão 3D.
Recursos
- Shahabudin, TC Lee, R. Ramlan, (2019): Uma Visão Geral sobre Tecnologia de Impressão 3D: Tecnológica, Materiais e Aplicações, Fabricação Procedia; Obtido de: Ciência Direta.