Guia de tudo o que o senhor deve saber sobre impressão 3D

 Este artigo funcionará como um guia de referência para aspirantes a profissionais de manufatura aditiva que desejam se aventurar na impressão 3D. Entenda os fundamentos das impressoras 3D de mesa, uma distinção básica entre as duas formas, impressoras FDM e SLA, software de design e sua função, o processo de calibração, alguns problemas comuns durante o processo de impressão 3D, resultados bem-sucedidos e uso em vários campos, incluindo saúde, indústria automotiva, educação e muito mais. Aprenda os princípios da impressão 3D para poder se envolver nesse setor promissor.

Um guia para iniciantes sobre a impressão 3D: Aqui está tudo o que o senhor deve saber

Essa tecnologia beneficiou muitos campos, pois a impressão 3D é uma ferramenta exclusiva que pode ser usada para fabricar objetos com eficiência. Por meio da moldagem por injeção e de outros processos de manufatura aditiva, como FDM, SLS e SLA, ela revolucionou o design de produtos e o desenvolvimento de protótipos. Foi demonstrado que funciona especialmente em campos como prototipagem, educação, medicina e outros, indicando sua versatilidade.

Para tornar o guia abrangente para um novato no mundo dos Impressão 3DSe o senhor for novo em impressão 3D, este guia tentará descrever todos os fatores e condições necessários que qualquer pessoa precisa considerar no início. Serão abordados os fundamentos da impressão 3D, os tipos de impressoras, como FDM, SLS e SLA, os aspectos a serem considerados ao projetar, se o senhor for novato em impressão 3D, e algumas das coisas com as quais provavelmente se deparará. Além disso, também serão discutidas as possibilidades de uso das impressoras 3D nos setores automotivo, aeroespacial e em outros campos. Ao final deste guia, os leitores terão o conhecimento fundamental para embarcar em sua jornada de impressão 3D.

Noções básicas de impressão 3D

O que é impressão 3D?

A impressão 3D é geralmente identificada como moldagem em pilha ou manufatura aditiva; trata-se de um curso de criação de objetos de natureza tridimensional a partir de arquivos pecuniários ou digitais. Em vez da manufatura subtrativa, que remove o material e é mais convencional, a impressão 3D deposita camadas de um material seguindo um determinado projeto 3D.

História da impressão 3D

A impressão 3D pode ser datada desde a década de 1980, quando Chuck Hull desenvolveu a primeira abordagem comercial para o desenvolvimento de um objeto conhecido como estereolitografia. Outros métodos foram desenvolvidos na década de 1990, incluindo a modelagem de deposição fundida e a sinterização seletiva a laser, entre outros. Embora a tecnologia de impressão 3D tenha recebido atenção na década de 2000, ela começou a se tornar mais propensa na década de 2010, quando as patentes foram concedidas, reduzindo, assim, o número de produtos que a empresa produzia. Custos da impressora 3D.

Quais são as formas de funcionamento da impressão 3D?

A impressão 3D requer um modelo 3D, que é cortado em camadas finas pelo software de impressão 3D antes de ser processado. Além disso, a impressora sintetiza essa estrutura manipulando e solidificando essas camadas sucessivas do material fornecido usando diferentes formas de manufatura aditiva. Elas são depositadas em camadas, como a extrusão de material termoplástico aquecido (Fused Deposition Modeling/FDM), a cura de resina de fotopolímero líquido por lasers ultravioleta (Stereo-lithography/SLA) ou a fusão de partículas que podem ser de plástico, metal ou qualquer composição usando uma fonte de energia como o laser (Selective Laser Sintering/SLS ou Selective Laser Melting/SLM).

Tipos de impressoras 3D

Modelagem de deposição por fusão (FDM)

A FDM é a impressora 3D mais comum e menos cara do mercado entre todas as opções disponíveis. Em FDMEm uma impressora, os polímeros reciclados, como PLA, ABS, HIPS etc., na forma de filamentos, são inseridos em uma agulha de extrusão aquecida. Depois disso, a impressora move o bocal com muito cuidado com a ajuda do código G para extrudar camadas finas de plástico derretido para construir o objeto a partir da base em camadas.

Sinterização seletiva a laser (SLS)

A SLS opera com o mecanismo de leito de pó como outras tecnologias de AM, em que um laser de alta potência derrete seletivamente regiões específicas de um material em pó - náilon, metais, areia ou até mesmo células - em uma forma sólida de um objeto de impressão 3D. Configurações multifacetadas com seções definidas que se movem para dentro podem ser desenvolvidas de forma bastante simples. Impressoras SLS são geralmente mais caros do que outros, mas são capazes de criar protótipos funcionais e completos e peças de produtos finais em um ritmo mais rápido.

Estereolitografia (SLA)

A SLA solidifica a resina líquida de fotopolímero em peças sólidas, seguindo o modelo digital camada por camada, usando um laser UV. Ela produz protótipos precisos com acabamento de superfície suave, adequados para aplicações que envolvem pequenos detalhes intrincados, como joias, modelos dentários etc. SLA A fundição de resina fornece protótipos prontos para moldagem e fabricação.

Outros tipos de impressora

Outros métodos comuns de impressão 3D incluem processamento digital de luz (DLP), fusão de leito de pó, fusão de feixe de elétrons (EBM), impressão a jato de polietileno etc. O DLP tem uma projeção digital, mas cura camadas inteiras juntas, enquanto o EBM derrete totalmente o pó metálico. A impressão 3D a jato de tinta deposita várias gotículas de material para construir modelos. A expansão das opções de materiais, como carbonos, vidros etc., permite aplicações exclusivas em todos os setores.

Design para impressão 3D

Software de modelagem 3D

O software de design auxiliado por computador (CAD) é essencial para modelar os objetos relativos à impressão 3D. As opções populares de software gratuito são o TinkerCAD, o Autodesk Fusion 360 e o Blender. Os pacotes comerciais incluem SolidWorks, AutoCAD e Inventor. Os programas de CAD permitem a geração de protótipos digitais e a visualização de projetos.

Fatores para uma impressão 3D bem-sucedida

Certos fatores garantem uma impressão bem-sucedida. É importante considerar o tamanho adequado do objeto para a ciência dos materiais, como resistência, flexibilidade e resistividade à temperatura de polímeros, metais, cerâmicas, compostos etc. A espessura correta da parede, a densidade, o acabamento da superfície, o detalhamento e o gerenciamento de saliências para evitar falhas são essenciais.

Tipos de arquivos comuns

O tipo de arquivo mais usado para impressão 3D é o STL (Standard Tessellation Language), pois ele define apenas a geometria da superfície. O STL precisa ser fatiado para que as orientações de camadas individuais sejam reconhecidas pelo G-Code. O Slic3r e o CURA são exemplos de programas de fatiamento que orientam as impressões, adicionam suportes quando necessário e otimizam as alturas das camadas para obter os melhores resultados. Outros formatos incluem OBJ, 3MF, AMF etc. O dimensionamento adequado do modelo, a orientação e as configurações de corte são importantes para a otimização do processo.

O software de modelagem, os programas de corte e os fatores de compreensão para criar modelos que imprimam bem ajudam a aproveitar todo o potencial dos materiais disponíveis para a criatividade, bem como as aplicações funcionais nos setores mencionados anteriormente. Com o aumento da fabricação pessoal e dos conceitos de fabricação distribuída, a demanda por ferramentas fáceis de usar para a impressão 3D está crescendo constantemente ao longo do tempo.

Dicas para iniciantes

Impressões de calibração e teste

A calibração é importante para uma impressão consistente. Nivele a placa de construção para obter a adesão adequada da primeira camada. Calibre as etapas da extrusora para garantir a deposição precisa do material. Execute impressões de teste com modelos básicos de impressão 3D para validar as configurações da máquina antes de impressões complexas.

Seleção e armazenamento de filamentos

Escolha os filamentos adequados à sua impressora e às aplicações pretendidas. O PLA é ecologicamente correto, mas o ABS é mais resistente. Armazene os filamentos em recipientes sem umidade, pois a umidade ambiente corrói o plástico com o tempo. A umidade causa falhas durante a impressão, exigindo substituição.

Problemas e soluções comuns

O empenamento ocorre devido ao resfriamento rápido, à má adesão ou a ciclos de aquecimento intensos. Adicione cama, borda/arcos ou gabinete aquecidos. A baixa precisão dimensional pode ser decorrente de temperatura inconsistente, mudanças de velocidade ou modelos cortados incorretamente. A retração e o deslocamento evitam bolhas. As saliências exigem andaimes impressos ou configurações de camada ideais para evitar a flacidez. O nivelamento da cama, a recalibração e as condições adequadas de impressão geralmente resolvem os problemas para obter resultados confiáveis.

Impressoras fáceis de usar para iniciantes, alguns bons carretéis de filamento, rotina de calibração, testes de execução das impressões iniciais e familiarização com os desafios comuns antes de projetos avançados fazem da impressão 3D uma experiência agradável de aprendizado em ritmo próprio. A paciência, o aprendizado com os fracassos e a busca de ajuda da comunidade cultivam um hobby gratificante para toda a vida.

Aplicações de impressão 3D e aspectos futuros

Prototipagem rápida

Impressão 3D em prototipagem permite que os fabricantes criem protótipos mais rapidamente e a um custo menor em comparação com os métodos tradicionais. Isso acelera significativamente os ciclos de desenvolvimento de produtos. É possível obter estruturas internas complexas.

Educação

Os Makerspaces estão revolucionando o ensino do STEAM com o uso da impressão 3D para visualizar conceitos abstratos por meio do aprendizado prático. Os alunos imprimem suas próprias criações para adquirir experiência em várias disciplinas.

Aplicações médicas

Na área da saúde, os modelos anatômicos impressos em 3D ajudam no planejamento pré-cirúrgico e as próteses personalizadas melhoram o atendimento ao paciente. As futuras técnicas de bioimpressão poderão imprimir tecidos vivos e até mesmo órgãos inteiros, evitando as limitações dos doadores.

Outros setores

Os setores automotivo, aeroespacial e de defesa fabricam componentes especializados que não podem ser fabricados de forma convencional. A personalização em massa por meio da impressão 3D sob demanda atende à preferência do consumidor nos setores mencionados anteriormente.

À medida que a ciência dos materiais avança, incorporando a nanotecnologia e novos biomateriais, os recursos de impressão 3D relacionados aumentarão a sustentabilidade por meio da fabricação de precisão com o mínimo de resíduos para vários setores, desde a infraestrutura até a tecnologia espacial. A integração da robótica, da inteligência artificial e do blockchain com técnicas aditivas transformará o chão de fábrica em todo o mundo. Embora a técnica desafios O futuro da impressão 3D, sem dúvida, parece brilhante.

conclusão

A impressão 3D revolucionou os campos de design e fabricação ao introduzir métodos de fabricação digital. Este guia tem como objetivo abordar os fundamentos da impressão 3D, essenciais para que um iniciante entenda como pode aproveitar seu potencial. Desde a navegação pelas diversas tecnologias e materiais de impressoras 3D até o projeto de modelos otimizados, a impressão bem-sucedida requer a aplicação dos princípios discutidos aqui.

Com a calibração adequada da máquina e a familiarização com as soluções de resolução de problemas, os problemas mais comuns podem ser evitados. À medida que a tecnologia avança, integrada a outras inovações, as aplicações continuarão se diversificando. No entanto, o núcleo da impressão 3D permanecerá - o poder de transformar ideias abstratas em objetos tangíveis com aplicações que beneficiam a humanidade além das fronteiras. Com o conhecimento fundamental adquirido com este guia, o senhor pode embarcar em uma jornada empolgante em relação à impressão 3D.

Perguntas frequentes

A impressão 3D é amigável para iniciantes?
As impressoras 3D de mesa estão se tornando mais acessíveis e fáceis de usar para iniciantes. No entanto, a configuração da máquina e a compreensão do software de design têm uma curva de aprendizado. Mas muitos recursos on-line ajudam a simplificar o processo.

Quanto tempo leva para imprimir um objeto em 3D?
O tempo de impressão depende do tamanho do objeto, do material, da espessura da camada e da velocidade da impressora. Como uma estimativa aproximada, objetos pequenos podem levar de 1 a 8 horas, enquanto peças funcionais maiores podem levar de 1 a 5 dias para serem impressas.

O PLA ou o ABS é melhor para um iniciante?
O PLA é barato e produz menos emissões nocivas. Para os iniciantes, é mais fácil de imprimir do que o ABS flexível. Entretanto, as peças de ABS são mais resistentes e suportam temperaturas mais altas. Portanto, o PLA funciona bem para projetos de aprendizado inicial.

Como faço para consertar uma impressão 3D com defeito?
Os problemas que causam falhas nas impressões, como empenamento ou delaminação, às vezes podem ser corrigidos usando vapor de acetona ou limpeza ultrassônica. Impressões gravemente danificadas podem ser reiniciadas a partir de suportes. Por fim, os ajustes de calibração podem evitar erros recorrentes.