Métodos de impressão 3D: mecanismos e características

6 de Junho de 2019

A impressão 3D é uma das principais ferramentas de fabricação digital. Nesse sentido, tem sido alvo crescente de pesquisas, resultando no desenvolvimento de novos métodos e aplicações da manufatura aditiva. Saiba um pouco mais sobre os métodos de impressão 3d, assim como suas principais características.

O termo fabricação digital designa a prática de fabricar um produto a partir de um modelo digital. Pelas novas possibilidades que oferece, essa modalidade de produção tem sido alvo crescente de pesquisas e, consequentemente, de grandes avanços tecnológicos. Dentre as ferramentas de fabricação digital, destaca-se a manufatura aditiva ou impressão 3D. Nesse contexto, novos métodos de manufatura aditiva tem sido desenvolvidos, expandindo ainda mais o horizonte de aplicações dessa tecnologia. Assim, aqui você encontrará os métodos de impressão 3D e algumas de suas principais características.

Antes de conferir os métodos, saiba um pouco mais sobre o que é a impressão 3D (post conceitual).

Extrusão de material

Fonte: All3DP (2019)

Principal técnica: Fabricação por Filamento Fundido (FFF)

Consiste em aquecer um filamento de polímero e forçá-lo através de um bocal. A seguir, esse polímero derretido é depositado sobre uma plataforma seguindo um caminho pré-estabelecido. Ao se solidificar o polímero estabelece a geometria definida e, assim, o objeto é construído camada a camada.

Por se tratar do método mais popular de manufatura aditiva, a extrusão de material apresenta como principal vantagem seu elevado custo benefício. Ademais, apresenta excelentes resultados estéticos, devido a possibilidade de utilizar filamentos de diferentes cores. Impressoras 3D atuais que fazem uso desse método permitem, inclusice, a fabricação de objetos formados compostos por diferentes materiais.

Por outro lado, a deposição do material em filamentos combinada ao fato de que possibilita, exclusivamente, o trabalho de polímeros, limita as propriedades mecânicas finais da peça. Por isso, é um método utilizado principalmente para prototipação.

Fotopolimerização em cuba

Fonte: All3DP (2019)

Principais técnicas: Estereolitografia (SLA) e Processamento por Luz Direta (DLP)

Nesse método, uma resina líquida é curada seletivamente por um feixe direcionado de luz ultravioleta. Nesse sentido, essa resina é depositada em uma cuba com fundo transparente, para permitir a passagem do feixe de luz. Ao contrário do método de extrusão, a plataforma nesse caso é móvel e se movimenta verticalmente. Assim, para formar a primeira camada, essa plataforma é deslocada para o fundo da cuba, formando uma camada fina de resina entre essa e o fundo da cuba. A medida que camadas de resina são curadas, a plataforma emerge da resina, revelando o objeto impresso.

Por fazer uso de feixes de luz para realizar a cura da resina, esse método possibilita elevada precisão dimensional, tão precisa quão a dimensão do ponto focal do feixe. Isso implica em excelente qualidade de superfície da peça, reduzindo o efeito de camadas comum a produtos de impressão 3D.

Todavia, assim como no método de extrusão de material, as propriedade mecânicas da peça são definidas pela ligação entre cadeias poliméricas e, portanto, limitadas.

Powder bed fusion

Fonte: All3DP (2019)

Principal técnica: Sinterização seletiva por laser (SLS)

O nome desse método pode ser traduzido ao pé da letra para fusão de cama de pó. Nesse sentido, energia térmica é utilizada para induzir a fusão seletiva de uma camada de partículas de polímeros ou metais. Ao fundir, essas partículas se unem – por um processo conhecido como sinterização – formando o sólido desejado.

Em comparação aos métodos anteriores, as peças obtidas por powder bed fusion apresentam melhores propriedades mecânicas. Isso acontece porque a sinterização garante a formação de ligações mais estáveis e, portanto, mais fortes entre polímeros. Dessa forma, esse método permite a obtenção de peças funcionais.

Todavia, devido à energia necessária para realizar a sinterização, esse método demanda maiores tempos para geração da peça. Nesse sentido, apresenta também custos mais elevados. Além disso, no caso da sinterização de pós metálicos há também limitações quanto as dimensões das peças que podem ser produzidas.

Jateamento de material

Fonte: All3DP (2019)

Principais técnicas: Jateamento de material (MJ) ou Deposição por Demanda (DOD)

O método de jateamento pode ser entendido como um híbrido entre a fotopolimerização e o powder bed fusion. Nesse caso, partículas de fotopolímeros são depositadas por meio de jateamento em uma superfície para em seguida, serem curadas por meio de luz. Assim, as camadas do objeto são jateadas e curadas sucetivamente até que seja formado o sólido desejado.

Seguindo a lógica de se tratar de um modelo híbrido, esse método apresenta propriedades comuns à fotopolimerização e ao powder bed fusion. Assim, as vantagens do jateamento de material incluem a excelente qualidade superficial das peças. Além disso, como as partículas jateadas podem ser coloridas e o equipamento pode conter mais de um bocal, é possível produzir peças com múltiplas cores e materiais.

Por outro lado, as propriedades mecânicas são relativamente baixas devido às ligações formadas pela cura de polímeros – assim como na fotopolimerização. Ademais, no que se diz respeito a estética, o custo-benefício desse método é inferior à extrusão de material, por exemplo.

Jateamento de ligante

Fonte: All3DP (2019)

Principal técnica: Jateamento de ligante (BJ)

Pode ser ententido como um método híbrido entre as os métodos de jateamento de material e powder bed fusion. Assim, de maneira análoga ao powder bed fusion, forma-se uma camada de particulado. Entretanto, esse particulado é unido quimicamente por um agente ligante líquido que é jateado sobre áreas específicas dessa camada, formando o sólido.

Assim como o power bed fusion, a jatemento de ligante possibilita a fabricação de materiais metálicos. Nesse sentido, as peças produzidas são funcionais. Todavia, por não haver um processo de sinterização, essas peças apresentam propriedades mecânicas inferiores àquelas produzidas pelo método de power bed fusion.

Por outro lado, o jateamento de ligante permite a produção de maiores peças mais volumosas e, quando comparado ao power bed fusion, apresenta menores custos.

Referências bibliográficas

ALL3DP. 2019. Disponível em: <https://all3dp.com>. Acesso em: 22. abr. 2019.

3DINSIDER. 2019. Disponível em: <https://3dinsider.com>. Acesso em: 22. abr. 2019.

Bio
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Arthur de Carvalho Cruzeiro

Graduando em Engenharia de Materiais na Universidade Federal de Santa Catarina. Trabalha pela inovação e acredita na mudança através da conexão entre pessoas.