A variedade de tipos de impressoras 3D pode parecer intimidante, uma vez que cada uma delas tem os seus pontos fortes e limitações, como FDM, SLA, SLS, etc. Este guia decifra as principais tecnologias de impressão 3D, o mecanismo através do qual operam, as suas aplicações previstas e as tendências emergentes. Como principiante em impressoras 3D, professor de educação STEM ou até mesmo proprietário de uma quinta de impressoras 3D industriais, conhecer estas tecnologias permitir-lhe-á tomar a decisão certa em relação à máquina correta.
O que é a impressão 3D e como funciona?
A manufatura aditiva, também conhecida como impressão 3D, é um processo de criação de objetos sólidos a partir de perfis digitais, sobrepondo várias camadas de cada vez. Ao contrário dos métodos mais tradicionais de maquinação para remoção de material, a impressão 3D baseia-se numa forma complexa adicionando material sobre o qual constrói, utilizando um filamento plástico , resina, pó ou metal. A impressora corta um modelo 3D em secções transversais finas e constrói-o camada após camada, criando assim um objeto final. O fluxo de trabalho digital-físico permite a prototipagem rápida, a personalização e a produção distribuída de uma variedade de materiais e processos.
Tecnologias de Extrusão de Materiais
Modelação de Deposição Fundida (FDM)
A impressora 3D FDM está entre os tipos de impressoras 3D de secretária e comerciais mais vendidos. Opera derretendo um filamento de plástico e extrudindo o material através de um bico para depositar camadas. As impressoras FDM são baratas, fiáveis e fáceis de utilizar, tornando-as mais adequadas e utilizadas em prototipagem, modelos educativos e peças funcionais com materiais como PLA, ABS , PETG ou até mesmo compósitos avançados. A Flashforge também possui uma variedade de impressoras FDM, como a impressora 3D Adventurer 5M, que é considerada uma excelente impressora 3D para principiantes.
Variantes de Extrusão de Materiais Especializados
Para além do FDM tradicional, existem várias outras derivações, como os sistemas de extrusão multimaterial e de alto fluxo. Por exemplo, certas impressoras podem misturar os filamentos durante a impressão para produzir um gradiente de cor ou um elemento estrutural com uma matéria-prima solúvel. Estas extrusoras de alto desempenho aumentam as opções em relação a aspetos estéticos e de complexidade mecânica.
Tecnologias de Polimerização do IVA
Estereolitografia (SLA)
A SLA envolve a utilização de um laser para curar resina fotossensível camada a camada. É conhecida por produzir uma precisão excecional e superfícies brilhantes. Isto torna-a talvez a melhor na criação de joias, modelos dentários, etc., bem como protótipos com muitos detalhes.
Processamento Digital de Luz (DLP)
O DLP utiliza um projetor para expor toda a camada de resina de uma só vez e, por conseguinte, oferece tempos de impressão mais rápidos do que o SLA sem comprometer a resolução. É adequado para utilizadores que necessitam de velocidade e detalhe.
Ecrã de Cristal Líquido (LCD)
A impressão LCD utiliza um conjunto de LEDs para curar camadas posicionadas no fundo de um painel LCD. As impressoras LCD não são tão precisas como as SLA ou DLP, mas a sua relação custo-benefício está a fazer com que ganhem força entre amadores e profissionais.
Tecnologias de Jateamento de Materiais
Decapagem por jato de areia de material padrão (M-Jet)
No jato de areia de materiais, as gotículas de fotopolímero são curadas com luz UV. A técnica é particularmente adequada para impressão 3D a cores e formas complexas, particularmente em modelos arquitetónicos ou cinematográficos detalhados.
Jato de nanopartículas (NPJ)
O NPJ, ou jato de nanopartículas, adiciona partículas finas a uma sequência de ligantes. Permite texturas e cores realistas, bem como uma resistência de trabalho uniforme, aplicada a protótipos industriais e pré-visualizações de produtos de consumo.
Tecnologias de fusão de leito de pó
Sinterização Seletiva a Laser (SLS)
O SLS funde o plástico em pó (por exemplo, nylon) com um laser. As estruturas de suporte são desnecessárias, uma vez que cada camada possui suportes de pó não sinterizados. O SLS é a melhor tecnologia para utilização em protótipos duráveis, de nível médico e funcionais.
Fusão de leito de pó laser (LPBF)
A LPBF alarga as capacidades do SLS em metais. Utiliza lasers para fundir completamente um leito de pó metálico e criar peças complexas e resistentes para as indústrias aeroespacial e automóvel.
Fusão por Raio de Elétrons (EBM)
EBM significa LPBF, mas utiliza um ambiente de vácuo com um feixe de eletrões para fundir pós metálicos. É eficiente para componentes grandes e estruturalmente stressantes, como implantes de titânio e peças de aeronaves.
Deposição de Energia Direcionada (DED)
Deposição de energia dirigida a laser
O DED é um processo que utiliza energia concentrada (geralmente um feixe laser) para liquefazer o material depositado, geralmente sob a forma de fio ou pó. É mais apropriado para a reparação de peças de elevado valor ou para a construção de grandes estruturas metálicas. Ao contrário da fusão em leito de pó, os sistemas DED têm uma maior capacidade de impressão em volume e são geralmente posicionados em braços robóticos ou CNC para realizar a deposição com múltiplos eixos.
Outras variantes DED
As fontes de energia noutras variações de DED incluem feixes de eletrões ou arcos de plasma. Estes sistemas são geralmente utilizados em aplicações aeroespaciais, militares e da indústria pesada, podendo ser adaptáveis para reparação de peças, fabrico híbrido ou trabalhos de revestimento quando é necessário reforço metálico.
Tecnologias de Decapagem por Aglutinante
Jateamento de ligantes metálicos
Neste método, um ligante líquido é pulverizado sobre camadas de pó metálico. A parte verde é desligada e sinterizada para obter a densidade final após a impressão. É excelente para produzir uma grande quantidade de artigos de metal com custos mais baixos em comparação com o LPBF.
Jateamento de ligante plástico
Neste método, o material é pulverizado sobre camadas de pó plástico. A parte verde é então curada ou sinterizada para atingir a densidade e a resistência finais após a impressão. Esta tecnologia é particularmente útil para a prototipagem rápida e produções de pequena escala, proporcionando poupanças significativas de custos.
Jateamento de aglutinante de areia
O mesmo processo é geralmente aplicado em fundições para formar moldes e núcleos de fundição em areia. A ligação seletiva de camadas de areia permite aos fabricantes construir rapidamente geometrias complexas de moldes, o que é um meio eficaz de fabricar peças metálicas sem a necessidade de ferramentas de molde.
Tecnologias de laminagem de chapas
A laminação de folhas acumula e une camadas de madeira, cartão, metal ou plástico em cortes que utilizam lasers ou lâminas. Não é tão amplamente utilizada como outras tecnologias, mas oferece os benefícios das impressões a cores (em papel) ou da velocidade de produção de peças (à base de metal). Um bom exemplo é a Fabricação de Objetos Laminados (LOM). Também tende a ser utilizada em prototipagem, onde a cor, a velocidade e o custo são mais importantes do que a precisão.
Comparando as principais tecnologias de impressão 3D
Abaixo, utilizaremos uma tabela para mostrar as diferenças entre as diferentes tecnologias de impressão 3D.
Métricas de Desempenho Técnico
|
Tecnologia
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Precisão
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Velocidade
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Variedade de materiais
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Acabamento de superfície
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Custo
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FDM
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Médio
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Alto
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Abrangente
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Moderado
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Baixo
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SLA / DLP / LCD
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Muito alto
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Médio
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Limitado
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Excelente
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Médio
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SLS
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Alto
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Médio
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Médio
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Bom
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Alto
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LPBF
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Muito alto
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Baixo
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Metais
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Excelente
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Muito alto
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DED
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Médio
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Alto
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Metais/Fios
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Áspero
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Muito alto
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Jateamento de aglutinante
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Alto
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Muito alto
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Largo
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Bom
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Médio
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Laminação de folhas
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Baixo
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Alto
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Limitado
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Varia
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Baixo
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Ambas as tecnologias apresentam vantagens e desvantagens. A FDM é a mais acessível. A SLA/DLP/LCD (impressora à base de resina) é utilizada para obter detalhes, enquanto a SLS/LPBF é utilizada para obter o desempenho. O jateamento com ligante e o DED são adequados para escala industrial, e a laminação de folhas oferece modelos baratos.
Considerações práticas
Orçamento, aplicação, pós-processamento, durabilidade das peças e curva de aprendizagem são alguns dos fatores a considerar na escolha de uma impressora. As impressoras FDM, como as fornecidas pela Flashforge, são uma opção de entrada segura e acessível, tanto para uso pessoal como para fins educacionais. A empresa oferece excelentes impressoras 3D FDM, bem como filamentos para impressoras 3D disponíveis em diversos tipos.
Tecnologias de impressão 3D emergentes e em evolução
O mercado das impressoras 3D ainda se está a desenvolver com invenções em ritmo acelerado. Entre os desenvolvimentos mais recentes estão os sistemas de fabrico híbridos, que incluem processos aditivos e subtrativos, a impressão robótica multieixo, a bioimpressão de tecidos e a impressão 4D, na qual os artefactos impressos evoluem ao longo do tempo em resposta a diversos estímulos, como o calor ou a humidade.
Materiais sustentáveis, como plásticos reciclados, filamentos à base de madeira ou até biotintas à base de algas, estão também a ser desenvolvidos por startups e laboratórios de investigação. A tecnologia também está a tornar-se mais automatizada, através de software de fatiamento mais inteligente, correção de erros de impressão auxiliada por IA e pós-processamento integrado.
A Flashforge é uma das líderes nesta inovação. Talvez nunca tenha experimentado a impressão 3D antes e, nesse caso, seria aconselhável comprar uma das melhores impressoras 3D para principiantes, que oferecem um equilíbrio entre desempenho, facilidade de utilização e preço.
Conclusão
Os tipos de impressoras 3D também impressionam: pode encontrar impressoras 3D FDM para principiantes , bem como sistemas industriais de leito de pó, tornando este o momento perfeito para experimentar a fabricação aditiva. Quer se trate de um principiante à procura de modelos de plástico descomplicados ou de um engenheiro que deseja testar os seus próprios componentes aeroespaciais, ainda assim seria bom conhecer a tecnologia por detrás de tudo antes de tomar a decisão certa.
Avalie o que precisa em termos de orçamento, precisão, velocidade, materiais e utilização prevista. Como principiante, pode ter a certeza de que a Flashforge tem um ecossistema estável de materiais e impressoras para o ajudar com a sua solução. Explore a variedade de impressoras 3D FDM, as opções de filamentos e as ferramentas úteis para expandir a sua experiência de impressão.
Tomar a decisão certa sobre que tipo de impressora 3D comprar não tem de ser complicado; envolve apenas a informação certa e alguma forma de curiosidade.
