Nos dias de hoje, as impressoras 3D vêm dominando o mercado de manufaturas, mas você sabe como funcionam? Quais as diferenças entre elas? Falaremos um pouco mais sobre sobre as tecnologias que existem no ramo da impressão 3D e seu princípio de funcionamento.
As impressoras 3D são máquinas que atuam em uma das vertentes da Indústria 4.0. Visam a diminuição de custos e maior eficiência na produção dos mais diversos itens, indo desde produtos para decoração, próteses, até órgãos, casas, partes de aviões, foguetes e até mesmo outras impressoras 3D! Existem diversos tipos de impressoras 3D no mercado, com aplicações voltadas ao uso pessoal ou industrial, sendo sua característica comum a capacidade de trabalho em um espaço tridimensional, ou seja, impressoras 3D são máquinas que trabalham nos eixos X, Y e Z de um plano.
Eixos X, Y e Z em um plano cartesiano.
A primeira impressora 3D foi desenvolvida em 1984, pelo engenheiro Charles Hull e tinha como processo de fabricação a estereolitografia, também conhecida como SLA. Nos anos seguintes, a empresa Stratasys patenteou outras tecnologias para impressão 3D, sendo elas a FDM (modelagem por fusão e deposição, que se tornou a tecnologia de impressão 3D mais utilizada no mundo atualmente) e a SLS, mais voltada para aplicações industriais de alto nível.
Primeira impressora 3D do mundo.
Com o advento dessas tecnologias, as impressoras 3D começaram a se popularizar, mas ainda mantinham seu alto custo e complexidade, até que, em 2004, deu-se início ao projeto RepRap. Isso fez com que as impressoras 3D se tornassem acessíveis e baratas, o que viabilizou a popularização definitiva dessas máquinas e também abriu portas para um novo mercado: Impressoras 3D desktop. Visando esse mercado, foi fundada em 2009 a Makerbot, responsável pelo desenvolvimento e lançamento da primeira impressora 3D acessível, visando o mercado iniciado pelo projeto RepRap, mas entregando um produto já configurado e calibrado, o que popularizou ainda mais as impressoras 3D e consagrou seu espaço e sua tecnologia no mercado.
Primeira impressora comercializada pela MakerBot: a Cupcake CNC.
Hoje as impressoras 3D contam com diversos avanços e novos recursos que as tornam máquinas mais fáceis de se utilizar e são capazes de entregar excelentes resultados, sendo uma das tecnologias de última geração mais acessíveis do mercado!
“Impressoras 3D são máquinas de se fazer qualquer coisa.” – Autor desconhecido.
Impressoras 3D são máquinas capazes de fabricar objetos físicos a partir de um modelo digital. Como dito anteriormente, utilizam tecnologias como estereolitografia (SLA), sintetização a laser seletivo (SLS) e modelagem por fusão e deposição (FDM) e atuam em um amplo mercado, indo desde um uso voltado à hobbies até grandes aplicações industriais altamente tecnológicas, sendo um dos pilares da 4ª revolução industrial.
Como exemplo do uso de impressoras 3D em alto nível tecnológico, podemos citar os avanços da SpaceX na produção de trajes espaciais e partes do motor SuperDraco, que equipa a cápsula espacial Dragon 2.
Jaqueta de resfriamento do motor SuperDraco. Créditos: SpaceX
Na área médica, sua principal aplicação está na fabricação de modelos didáticos em universidades, desenvolvimento de próteses e, recentemente, pesquisas vêm sendo feitas com o objetivo de permitir a criação de tecidos celulares usando técnicas de impressão 3D
Coração impresso em 3D usando tecido humano.
Na indústria aeronáutica as impressoras 3D vêm sendo utilizadas pela Boeing e pela General Electric na produção dos bicos injetores de combustível para os motores GE90 e GE9X que equipam o Boeing 777 e 777-X, respectivamente. Ainda no Boeing 777-X, toda a estrutura de sua asa dobrável também está sendo fabricada usando técnicas de impressão 3D.
Bico injetor do motor GE90/GE9X e asa dobrável do Boeing 777-X.
Trazendo para o universo maker, uma impressora 3D é capaz de se replicar, como vimos nesse post, e são capazes de gerar renda das mais diversas maneiras, seja com artesanato, prototipagem, etc.
Impressora 3D RepRap Prusa Mendel V2.0. Note que todas as partes na cor
laranja foram feitas em outra impressora 3D.
Com o avanço da tecnologia, diversos tipos de impressoras 3D foram inseridas no mercado. Vamos abordar nessa sessão as três principais tecnologias disponíveis no mercado nos dias de hoje. São elas:
São as impressoras 3D mais difundidas do mercado. São máquinas extremamente acessíveis e que podem até mesmo serem construídas em casa, fazendo uso da plataforma Arduino. Seu princípio de funcionamento é a fusão de filamento de material plástico (os mais utilizados são PLA, ABS e PETG) no hotend (bico aquecido que compõe o chamado “carro” ou “cabeça de impressão”, em referência às impressoras de papel) e a impressão da peça é feita através do movimento exercido nesse bico, nos eixos X (largura), Y (comprimento) e Z (altura).
Funcionamento de uma impressora FDM do tipo Cartesiana.
Créditos: 3dprintersonlinestore.com
Para tal movimentação, as impressoras FDM podem apresentar três categorias. São elas:
Exemplo de impressora 3D na configuração Cartesiana
Exemplo de impressora 3D na configuração CoreXY
Exemplo de impressora 3D na configuração Delta
A tecnologia SLA foi a precursora da impressão 3D como conhecemos. Sua matéria-prima consiste em resinas com cura UV e o processo de impressão se dá através da direção seletiva de luz UV, que ao entrar em contato com a resina, endurece a mesma com base no arquivo 3D desejado. Em relação à tecnologia FDM, apresenta vantagens como melhor acabamento e impressão de peças pequenas com mais qualidade, porém traz desvantagens como a necessidade de pós processamento das peças para terminar a cura da resina e o uso de luvas para manusear a mesma, já que a matéria prima pode ser nociva à saúde.
Funcionamento de uma impressora SLA. Créditos: go-3dprint.com
É a tecnologia mais cara dentre as citadas, com aplicações em sua maior parte no meio industrial. Consiste em um laser de alta potência que, quando direcionado sobre a matéria prima – tipicamente um polímero em pó, funde as pequenas partículas do material e dá forma a uma fina camada da peça desejada. Em seguida uma nova camada é iniciada e o processo se repete até que a impressão seja concluída. Suas vantagens estão na resistência mecânica das peças e principalmente na possibilidade de produção de peças extremamente complexas que não eram possíveis através dos meios de produção tradicionais. Em contrapartida, traz desvantagens como a necessidade de mão de obra qualificada para a operação e os altos custos de produção, não sendo ideal para a confecção de peças pequenas e individuais.
Funcionamento de uma impressora SLS. Créditos: sinterit.com
Aprendemos hoje um pouco mais sobre as vertentes da tecnologia 3D, desde suas aplicações até o princípio de funcionamento de cada configuração. Esperamos que esse post te ajude a escolher a melhor impressora para sua aplicação. Caso tenha interesse em conhecer mais um pouco sobre o universo da impressão 3D, confira nossos outros posts sobre o assunto acessando os links abaixo:
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