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os dias de hoje, está muito em voga ouvirmos e falarmos da N revolução industrial 4.0, na internet das coisas, na nova
era digital da informação, e como “consequência”, a tecnologia
de prototipagem está também cada vez mais enraizada nos
diversos setores e atividades do nosso dia-a-dia.
Desde o estudo e desenvolvimento de produtos, passando pela
indústria automóvel e motociclos (moldes e peças), pela
engenharia no estudo de esforços e materiais, na área da saúde
no estudo de doenças, através da visualização de órgãos em
estado físico, na medicina dentária, na industria aeronáutica e até
espacial. São vários os casos de sucesso que podemos encontrar
e que são largamente divulgados através das redes sociais.
Em determinadas áreas têm sido bastante uteis em casos de
reposição de peças que já não se encontra no mercado, devido
ao fim de produção das mesmas.
Tudo isto é possível, graças ao grande desenvolvimento das
tecnologias existentes, e especialmente do rápido crescimento
das matérias-primas, que cada vez mais têm as mesmas
características técnicas dos materiais finais que normalmente só
se conseguia através da injeção (moldes).
No âmbito das tecnologias temos FFF, SLA, Material Jetting e SLS.
A tecnologia FFF (Fused Filament Fabrication), é a mais comum de
se ver, e funciona através de filamento do material pretendido,
que está enrolado numa bobine, que por sua vez é aquecido por
uma resistência e depositado na base através de um bico, onde o
material arrefece e solidifica, fazendo a forma previamente
enviada para a máquina 3D, criando sucessivas camadas, até
termos a forma final.
Existem diferentes máquinas de impressão de filamentos, com
mesa de impressão aquecida ou fria, com câmara quente ou fria
(todas fechadas ou abertas), com um ou dois bicos de extrusão, e
com diferentes dimensões de área de impressão.
Normalmente é das tecnologias mais económicas, dependendo
da finalidade que pretendemos das peças, temos uma gama
muito larga de materiais, desde o mais económico PLA,
passando por materiais para engenharia e terminando em
materiais de alta performance. Outro fator que a distingue é a
capacidade de podermos controlar vários aspetos do processo,
desde a temperatura do bico, a velocidade de extrusão,
velocidade de construção da peça e referentes níveis de camada
de acabamento da peça.
Em termos de qualidade dimensional, ela varia conforme a
máquina e material usado, numa máquina aberta em que não
temos um ambiente controlado, a contração do material é maior,
tendo que contar com essas diferenças na modelação da peça
para compensar, enquanto numa impressora fechada, temos
um ambiente controlado e com maior rigor dimensional.
Exemplos de peças feitas por FFF:
Tecnologia SLA (Stereolithography)
Tecnologia SLS (Selective Laser Sintering)
A tecnologia SLA (Stereolithography), que é a primeira tecnologia
da impressão 3D, tendo sido patenteada, após anos de
desenvolvimento, em 1986.
Esta tecnologia utiliza espelhos (um no eixo do x e outro no eixo de
y), conhecidos como galvanómetros, para mais rapidamente o
laser atravessar o tanque da resina, fazendo a impressão da
peça na plataforma de trabalho. Este processo exige uma
limpeza das peças em álcool isopropílico, seguido de uma cura
para a peça conforme o material que for impresso.
Ao contrário da tecnologia FFF, a maioria dos parâmetros de
impressão não podem ser alterados. O operador somente
controla a posição da peça a imprimir, a localização dos suportes,
o grau de acabamento que pretende e o tipo de material. O grau
de acabamento pode ir de 25 microns até 100 microns.
Nesta tecnologia, o processo de suporte das peças é idêntico ao
da tecnologia FFF, colocando pontos de suporte na peça e hastes
de fixação até à base de impressão.
Com materiais de engenharia, conseguimos simular vários
polímeros, e com isso servir diferentes áreas de mercado, sendo
uma das principais tecnologias na indústria dental, na área da
joalharia, e na área da saúde em geral.
Outra tecnologia disponível para a área de polímeros é a SLS
(Selective Laser Sintering), mais conhecida por utilizar uma cama
de pó (material final pretendido) onde é feita a fusão das
partículas, através da utilização de uma fonte térmica para
Tecnologia SLA (Stereolithography)
Tecnologia SLS (Selective Laser Sintering)
Impressão 3DImpressão 3D
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induzir a fusão, usando um feixe de laser CO2 e também espelhos
como na tecnologia SLA.
Quando um layer está completo, a plataforma baixa e uma lâmina
passa para depositar mais uma camada de material, que o laser
vai fazer a fusão e gerar mais um novo layer, e assim
repetidamente até termos a peça completa.
Nesta tecnologia não é necessário suporte, pois o pó do material
em excesso já serve como suporte, sendo esta uma grande
vantagem da tecnologia SLS, o que significa que no fim da
impressão só temos de limpar o pó em redor das peças e temos
o nosso produto final, podemos também otimizar a área de
impressão, fazendo múltiplas peças diferentes numa só
impressão pelos diferentes níveis.
O pó do material não utilizado na impressão é 50% reutilizável.
Um aspeto que interfere na qualidade da impressão é o tipo de
material (pó) que utilizamos. Materiais com baixa condutividade
térmica são os mais indicados para imprimir, visto que mostram
mais estabilidade durante o processo de impressão.
Um dos materiais mais utilizados é o PA (Nylon), sendo uma das
melhores opções para peças fortes com formas complexas.
Um dos pontos “negativos” desta tecnologia é o elevado preço
das máquinas e que exige colaboradores com muita experiência e
conhecimentos dos materiais, para tirar o máximo de
rentabilização da máquina.
Podemos utilizar esta tecnologia para produção de peças
funcionais (PA12, PA6), produção de baixas quantidades de
peças prontas a usar, peças com canais e formas complexas, que
em tecnologias que exigem suporte pode ser mais difícil de obter.
Esta tecnologia utiliza fotopolimeros em resinas, que são
“lançadas” em pequenas gotas pelas cabeças de impressão, e
curadas através da exposição a luzes ultravioletas, que a cada
layer faz de imediato a cura, ou seja, em cada layer é colocado o
material pretendido e suporte e feito de imediato a cura. Como
nas outras tecnologias faladas, o que promove a qualidade de
acabamento é a resolução do layer que definimos no programa.
Esta tecnologia pode ser comparada às impressoras de papel
que usamos, sendo o mesmo princípio de funcionamento.
Devido a natureza deste processo é possível imprimir diferentes
tipos de materiais ao mesmo tempo e diferentes peças sem
comprometer a velocidade da máquina, sendo das tecnologias
mais rápidas de impressão.
Durante à impressão é necessário colocar sempre material
suporte, que neste caso tem a grande vantagem de ser solúvel,
Tecnologia Material JettingTecnologia Material Jetting
que é removível facilmente no pós-processamento.
Podemos imprimir materiais rígidos com diferentes graus de
flexibilidade na mesma peça, podemos imprimir peças com
material rígido e flexível ao mesmo tempo, materiais biocom-
patíveis e transparentes, assim como com cores.
Novamente o grau de acabamento está diretamente relacionado
com a resolução que definimos no programa de impressão, e que
nesta tecnologia pode chegar aos 16microns, resultando em
peças finas de acabamento excelente, sem necessitar de grande
pós-processamento.
Em termos de precisão dimensional, esta tecnologia é das mais
precisas do mercado, garantindo um desvio máximo em 100mm
de 14microns, isto porque não existe calor envolvido no
processo.
Esta tecnologia é usada para criar protótipos idênticos aos
produtos finais, devido a sua grande precisão, grau de
acabamento e utilização de cores.
Na área médica, através do apoio às cirurgias, usando as
imagens DICOM fornecidas pelos exames médicos, para fazer a
impressão dos órgão ou área afetada do paciente, dando uma
perspetiva diferente aos cirurgiões para estudarem e
prepararem melhor a operação, e também poderem usar na
formação de novos médicos.
Na indústria dos moldes, através da impressão de postiços
moldantes para moldes protótipo, para injeção de pequenas
quantidades de peças (+/-100-120), que podem ser utilizados
em máquinas de injeção e com isso injetar o nosso produto no
material final de produção em série. De salientar que quanto
mais agressivo for o polímero a injetar, menos quantidades
podemos tirar de amostra. Os valores referidos em cima é para
os polímeros mais utilizados (PP, ABS). Conseguimos neste
processo ter uma redução de custos e tempos em relação ao
processo tradicional.
Podemos utilizar também para a execução de gabaris e
ferramentas de apoio a linha de montagem, devido à rapidez do
processo, de uma forma muito rápida temos o produto final.
Joaquim Rainha - CEO Raitec3D
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