O que é impressão 3D? Simplifique a prototipagem e a produção

“Por favor, não toque”. Você encontrará essas palavras escritas com ousadia em galerias de arte, museus ou exposições. Esses sinais destinam-se a impedir que você toque em obras de arte, instalações, exposições e pinturas para evitar corrosão ou manchas de partículas de sujeira, batidas ou transpiração. Mas isso está mudando. Os visitantes agora podem ver e tocar as réplicas em exibição sem causar danos, graças ao software de impressão 3D .

História da impressão 3D

A impressão 3D não é tão nova quanto você pode pensar. A história da impressão 3D remonta a 1945, quando o escritor americano William Fitzgerald Jenkins, sob o pseudônimo de Murray Leinster, descreveu o processo de alimentação de plásticos magnetrônicos em braços móveis em sua história “Things Pass By”. No entanto, a primeira aplicação prática não ocorreu até a década de 1960.

O nascimento do gravador de metal líquido

A Teletype Corporation inventou a tecnologia de jato de tinta na década de 1960, que podia imprimir até 120 caracteres por segundo usando uma gota de material de um bico. Essa tecnologia abriu o caminho para o software de impressão de desktop do consumidor atual .

Em 1971, a Teletype começou a criar objetos com cera derretida, com base na patente de Johannes F. Gottwald. A ideia de Gottwald era criar um objeto sólido usando metal líquido que se solidificasse em uma forma baseada no movimento do jato de tinta em cada camada. Essa iniciativa deu origem ao gravador de metal líquido, que se tornou a base da prototipagem rápida e permitiu que a impressão fosse além da tinta.

O primeiro pedido de patente de prototipagem rápida

O Dr. Hideo Kodama, do Instituto Municipal de Pesquisa Industrial de Nagoya, no Japão, foi o primeiro a registrar um pedido de patente para a tecnologia de prototipagem rápida em 1980.

A cura a laser de feixe único foi a base de seu sistema de prototipagem rápida, e o processo envolvia a construção de objetos em fatias de camadas e endurecimento do material fotopolímero com exposição à luz ultravioleta (UV). No entanto, o Dr. Kodama nunca comercializou esse processo de impressão porque não conseguiu registrar a especificação da patente dentro de um ano após o pedido.

Máquina de aparelho de estereolitografia e estereolitográfica

Jean Claude André, do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica (CNRS), Alain le Méhauté, do Centro de Pesquisa da General Electric Company (CGE), e Oliver de Witte, da Cilas, registraram uma patente para o processo de estereolitografia em 1984. Eles acreditavam que o a nova tecnologia revolucionaria a manufatura, mas achava difícil garantir financiamento para prosseguir com a pesquisa. Eles logo abandonaram a patente e desistiram do projeto.

Charles Hull inventou a estereolitografia e lançou a primeira impressora 3D comercial, a máquina de aparelhos estereolitográficos (SLA-1), em 1987. A jornada de Hull na impressão 3D começou procurando uma nova maneira de usar a tecnologia UV.

Ele estava pesquisando maneiras de colocar finas camadas de plástico umas sobre as outras para criar revestimentos de mesas e móveis. Durante sua pesquisa, ele se deparou com a estereolitografia, um processo para fazer objetos físicos com base em modelos 3D usando dados digitais.

A estereolitografia usa feixes de laser UV para transformar o fotopolímero à base de acrílico em um modelo 3D de plástico. Essa tecnologia abriu novos horizontes para os inventores prototipar e testar sem um grande investimento inicial.

Depois de registrar as patentes em 1986, Hull fundou a 3D Systems Corporation e lançou o SLA-1 com novos recursos, como o formato de arquivo de linguagem triangular padrão (STL) e corte digital. Este evento marca o nascimento da impressão 3D.

Tecnologia de sinterização a laser seletiva

Carl Deckard, da Universidade do Texas, inventou a tecnologia de sinterização seletiva a laser (SLS), uma alternativa à impressão 3D. A tecnologia SLS cria um modelo 3D sinterizando nylon ou material em pó à base de poliamida com um laser.

Ele desenvolveu essa tecnologia enquanto pesquisava como permitir que as máquinas produzissem peças sem fundição na Universidade do Texas, onde recebeu orientação do Dr. Joe Beaman. Deckard recebeu a patente em 1989 após aplicá-la em 1987. A DTM Inc inicialmente recebeu a licença para SLS, mas posteriormente foi adquirida pela 3D Systems em 2001.

Tecnologia de modelagem de deposição fundida

Scott Crump, junto com sua esposa Lisa Crump, inventou a tecnologia de modelagem por deposição fundida (FDM) em 1989. Tudo começou quando Scott, um engenheiro mecânico, experimentou cera de vela e polietileno para criar um sapo de brinquedo para sua filha. Sua ideia era automatizar o processo de modelagem conectando uma pistola de cola a um sistema de pórtico robótico.

Depois de patentear a tecnologia FDM em 1989, Scott e Lissa co-fundaram a Stratasys e construíram a primeira impressora 3D FDM operacional em 1992. Scott também trabalhou extensivamente em filamentos de plástico de acrilonitrila butadieno estireno (ABS) que as máquinas FDM usam.

Tipos de impressoras 3D e tecnologias de impressão

A impressão 3D é um termo abrangente para diferentes tecnologias e processos de manufatura aditiva que constroem peças de plástico ou metal camada por camada. O padrão ISO/AST 52900 de 2015 classifica as impressoras 3D e as tecnologias de impressão em oito tipos.

1. Extrusão de material

A extrusão de material é um processo popular de manufatura aditiva que cria peças 3D com um filamento contínuo de material composto ou termoplástico. Durante o processo, um bocal extruda e deposita os materiais aquecidos camada por camada em uma plataforma de construção que contém a peça impressa em 3D. Você pode usar sistemas de extrusão de materiais para extrudar concreto, plástico, pasta de metal, chocolate e bio-géis.

impressoras FDM

FDM, também conhecido como fabricação de filamentos fundidos (FFF), usa extrusão de material e é uma das mais antigas tecnologias de impressão aditiva. A maioria das impressoras desktop 3D domésticas usa a tecnologia FDM.

As impressoras FDM consistem em um sistema de controle e um bocal de extrusão de plataforma. Os sistemas de impressão 3D FDM aquecem e depositam o filamento termoplástico nas coordenadas x e y para construir um objeto na direção z. Um objeto com partes suspensas em um ângulo superior a 45 graus pode precisar de suporte adicional, pois as impressoras 3D FDM constroem o objeto de baixo para cima.

As impressoras 3D FDM são ideais para indivíduos e pequenas empresas que procuram criar rapidamente objetos 3D econômicos. As impressoras FDM industriais facilitam o processo de criação de protótipos e peças de uso final.

Tipos de impressoras 3D FDM/FFF

Existem quatro tipos de impressoras 3D FDM/FFF, com base no grau de variação do extrusor e do movimento da plataforma de impressão.

1. As impressoras cartesianas são o tipo mais comum de impressora 3D FDM. Eles usam o sistema de coordenadas cartesianas para posicionar três eixos e direcionar o cabeçote de impressão. As impressoras cartesianas usam três ou mais motores para permitir que o cabeçote de impressão trabalhe no eixo xy e a mesa de impressão se mova no eixo z. Essas impressoras FDM são fáceis de usar, fáceis de aprender e ideais para impressões horizontais. Mas o peso dos eixos resulta em impressão de baixa qualidade durante impressões mais rápidas.

2. Impressoras Deltaaceleram o processo de impressão, mas não oferecem resultados precisos como as impressoras cartesianas. Essas impressoras 3D possuem três motores que movem o hot-end com coordenadas latitudinais e longitudinais. As impressoras Delta são leves, oferecem maior precisão central e permitem impressão em alta velocidade. Eles não podem imprimir objetos com superfícies horizontais maiores e precisam de mais espaço vertical para funcionar.

3. As impressoras polares usam o sistema de coordenadas polares em vez do sistema cartesiano. Essas impressoras usam dois motores: um ajuda a extrusora a se mover para cima e para baixo e o outro permite que a plataforma de impressão se mova lateralmente e gire. As impressoras Polar são ideais para criar objetos maiores em menos espaço. Eles são energeticamente eficientes, mas caros. Além disso, você terá problemas para encontrar peças e suporte técnico.

4. Impressoras CoreXYsão semelhantes às impressoras cartesianas, mas possuem um desenho de correia específico que facilita a interdependência entre os movimentos x e y. Essas impressoras utilizam um sistema de movimento inteligente para ajudar a levantar a superfície de impressão e encontrar a extrusora.

Os designers que procuram uma melhor qualidade de impressão escolhem as impressoras CoreXY 3D porque têm menos torque, menos vibrações, alta precisão e peças leves. No entanto, eles são caros e não são energeticamente eficientes.

2. Polimerização da cuba

A polimerização de cuba, ou impressão 3D de resina, usa luz UV para curar a resina de fotopolímero de cuba. As impressoras 3D expõem os polímeros líquidos à luz UV neste processo. As moléculas de fotopolímero aquecidas se unem para criar uma forma sólida. Os operadores seguem o mesmo método para criar camadas umas sobre as outras.

As indústrias médica e de manufatura usam a polimerização de cuba para criar próteses faciais detalhadas e precisas, aparelhos auditivos, ferramentas de aprendizado cirúrgico e moldagem por injeção de baixo volume.

Tipos de impressoras de polimerização de cuba

1. As impressoras SLA contam com a tecnologia de polimerização de tanques para criar protótipos precisos, à prova d’água e isotrópicos a partir de polímeros termoendurecíveis fotossensíveis líquidos. Essas impressoras usam galvanômetros em cada eixo xey para direcionar feixes de laser UV através de um tanque de resina. A impressão SLA é ideal para criar miniaturas e objetos com padrões complexos. No entanto, as impressoras SLA são caras e menos ecológicas.

2. As impressoras DLP usam a técnica de fotopolimerização de cuba para curar a resina e construir um objeto camada por camada. O nome vem de um dispositivo de microespelho digital (DMD) que gera luz digital e padrões de área escura para criar camadas individuais. Cada camada contém pixels quadrados e pequenos blocos retangulares chamados voxels.

As impressoras DLP oferecem tempos de impressão mais rápidos, detalhes finos e um acabamento suave. É por isso que as indústrias que fabricam aplicações odontológicas, joias e protótipos do tipo molde usam a tecnologia de impressão 3D DLP.

1. Impressoras MSLAfuncionam de forma semelhante às impressoras SLA, mas usam uma grande fonte de luz UV em vez de um feixe de laser para traçar cada camada. Uma máscara digital acima da fonte de luz controla a iluminação de diferentes regiões de impressão. As impressoras MSLA modernas usam telas LCD monocromáticas para minimizar a degradação da tela causada pelo efeito de queima da luz de fundo brilhante. Indústrias com necessidades de produção 24 horas por dia preferem essas impressoras devido ao rápido tempo de entrega.

3. Fusão em leito de pó

A tecnologia de impressão 3D Powder Bed Fusion (PBF) usa polímero ou pó de metal para criar um objeto camada por camada. Nesta tecnologia, os impressores usam uma plataforma de construção para fundir partículas em pó e fabricar objetos de forma aditiva. Um dispositivo PBF espalha uma camada de material em pó com uma lâmina, funde pontos específicos com energia e continua o mesmo processo até que toda a fabricação do objeto esteja concluída.

A tecnologia PBF surgiu na década de 1990, quando as empresas começaram a experimentar a fusão de partículas de pó com um laser ou fonte de calor para criar um objeto. As impressoras PBF requerem pouca ou nenhuma estrutura de suporte, tornando-as ideais para prototipagem rápida, produção de alto volume e prototipagem visual.

Tipos de impressoras PBF

1. As impressoras SLS usam um laser de alta potência para sinterizar partículas de pó de nylon ou poliamida em objetos sólidos com base em modelos 3D. Uma vez que o dispositivo de leito de fusão espalha o pó dentro da câmara de construção, a impressora pré-aquece o pó a uma temperatura abaixo do ponto de fusão. Em seguida, o laser escaneia o modelo 3D, aquece o pó e funde as partículas para criar um objeto sólido. Engenheiros e fabricantes de todos os setores estão aproveitando as impressoras SLS para construir estruturas fortes e funcionais.

2. As impressoras SLM/DMLS , também conhecidas como impressoras de fusão direta a laser de metal (DMLM), usam tecnologia de fabricação aditiva de metal para derreter seletivamente o material em pó e construir um objeto camada por camada.

Enquanto o leito de pó suporta o objeto durante o processo de impressão, você deve adicionar estruturas adicionais para suportar os recursos de projeção. As impressoras SLM são ideais para criar formas complexas e várias peças simultaneamente. As impressoras DMLS funcionam de maneira semelhante às impressoras SLS, mas aquecem o pó a um ponto de fusão de nível molecular em vez de derretê-lo.

1. As impressoras EBM usam um feixe de elétrons de alta energia para derreter o metal em pó e criar um objeto de acordo com as especificações definidas por um modelo CAD. Um campo magnético guia os elétrons que criam uma forma dentro do vácuo. Essas impressoras são capazes de eliminar impurezas metálicas e construir peças de alta resistência. As indústrias aeroespacial, de defesa, petroquímica e automotiva usam impressoras EBM para imprimir componentes.

2. As impressoras MJF dependem de vários cabeçotes de jato de tinta para imprimir objetos 3D. Essas impressoras colocam uma camada de pó de material e depositam um agente de fusão e detalhamento. Diferentes matrizes de cabeça realizam processos de aquecimento, recobrimento e distribuição de agentes. A impressão MJF renderiza arquivos 3D como voxels ou elementos de volume, que são equivalentes 3D de pixels de impressão bidimensionais (2D).

4. Jateamento de material

A tecnologia de impressão de jateamento de material (MJ) deposita e cura seletivamente as gotas de material em uma placa de construção para criar objetos uma camada por vez. A luz ultravioleta cura centenas de gotículas de resina assim que as cabeças de impressão as injetam. Usando a tecnologia MJ, você pode criar objetos de diferentes cores e texturas.

A impressão MJ geralmente usa material de resina padrão, mas você também pode usar outros materiais moldáveis ​​e resistentes à temperatura. Indústrias com requisitos de impressão multimateriais aproveitam essa tecnologia para criar objetos com velocidade e alta precisão.

Tipos de impressoras MJ

1. As impressoras DOD usam dois jatos de impressão para criar uma área de seção transversal de um componente. Enquanto um jato de impressão deposita o material de construção, o outro evapora o material de suporte. As indústrias que lidam com aplicações de fabricação de moldes ou fundição por cera perdida usam impressoras DOD para impressão de caracteres grandes de alta qualidade.

2. Impressoras Polyjetcrie objetos excepcionalmente detalhados jorrando camadas de fotopolímero líquido curável em uma superfície de construção. Uma vez que o cabeçote de impressão ejeta gotículas de fotopolímero, uma luz ultravioleta imediatamente cura e solidifica a camada.

Depois de concluir uma camada, a impressora desce na plataforma de construção e começa a trabalhar na próxima camada. Essas impressoras podem criar peças geométricas complexas usando material de suporte semelhante a gel. A Objet, Ltd. introduziu a primeira impressora MJ em 1999 e depois a vendeu para a Stratasys.

1. Impressoras NPJuse a tecnologia proprietária de suspensão de material em pó da Xjet para construir peças 3D. Essas impressoras lançam simultaneamente um líquido de nanopartículas de metal em suspensão e suportam o material em uma cama aquecida para criar objetos 3D.

Você pode remover o material de suporte antes de sinterizar as peças produzidas. As indústrias médica, automotiva, aeroespacial e elétrica usam impressoras NPJ para fazer muitas peças pequenas de uma só vez.

5. Jateamento de ligantes

Binder jetting é outra tecnologia de fabricação aditiva que usa um agente de ligação líquido para ligar as regiões do leito de pó e criar objetos 3D. Nesse processo, uma cabeça de impressão industrial deposita o agente em uma camada de partículas em pó e repete o processo até que o objeto esteja completo. Depois de criar um objeto, a impressora usa ar comprimido para remover o pó solto do leito de pó. Partículas de pó comumente usadas incluem areia, metal, cerâmica e compósitos.

Binder jetting foi desenvolvido no MIT no início de 1990. Depois de obter a licença exclusiva em 1996, a ExOne lançou a primeira impressora 3D de metal a jato comercial em 1998 e a primeira impressora 3D de areia em 2002.

Tipos de impressoras de jato de encadernação

1. As impressoras de jato de areia usam arenito ou gesso para criar objetos 3D. Depois de imprimir um objeto, você precisará remover os moldes e limpá-los para se livrar da areia solta. Você pode quebrar os moldes quando estiverem prontos para a fundição. As impressoras de jato de areia podem produzir geometrias grandes e complexas a um custo menor.

2. As impressoras de jato de aglutinante de metal criam objetos 3D unindo partículas de pó de metal com um aglutinante líquido de polímero. Uma impressora primeiro espalha uma camada de pó e depois deposita gotas de aglutinante no leito de pó. O processo se repete até que um objeto esteja completo.

Durante o pós-processamento, esses objetos passam por cura, sinterização, infiltração e polimento. As impressoras de jateamento de ligantes de metal são ideais para a fabricação de geometrias complexas que a fabricação tradicional não consegue lidar.

1. As impressoras de jato de encadernação de plástico funcionam de maneira semelhante às impressoras de jato de encadernação de metal, mas usam pó de plástico em vez de pó de metal. Essas impressoras não exigem que um objeto passe pela sinterização.

6. Deposição de energia direcionada

A deposição de energia direcionada (DED) é um processo de manufatura aditiva de metal que usa uma fonte de energia para derreter o material alimentado em forma de arame ou pó. A fonte de calor derrete o material à medida que sai do bocal e cria um objeto camada por camada.

A energia é geralmente um feixe de elétrons, laser ou arco. Diferentes indústrias usam a tecnologia DED frequentemente para reparar objetos em vez de criá-los. Adotar o DED é caro e exige que os fabricantes passem os objetos por um pós-processamento rigoroso.

Tipos de impressoras DED

1. As impressoras LENS usam um laser de alta potência de até 3 quilowatts (kW) para fundir metais em pó em estruturas 3D totalmente densas. As informações geométricas no modelo CAD conduzem o processo de impressão e constroem um objeto camada por camada.

Você pode aproveitar os controles de processo de circuito fechado para garantir a integridade mecânica dos objetos concluídos. As indústrias aeroespacial e automotiva usam impressoras LENS para produzir e reparar componentes de alta qualidade.

1. As impressoras EBAM usam um feixe de elétrons para criar elementos 3D a partir de pó ou arame. A alta capacidade de fusão dos feixes de elétrons elimina a tensão residual e produz peças dentro do ambiente controlado do vácuo. Os metais mais comumente usados ​​na impressão EBAM são cobalto, níquel, titânio e cobre.

2. Impressoras CSAM, ou impressoras de spray frio, usam a velocidade das moléculas de metal para unir pós de metal e criar objetos 3D. Diferentes indústrias usam impressoras CSAM para processos de revestimento e camadas de metal em geometrias exatas em alta velocidade. Você pode não produzir qualidade de impressão superior usando a tecnologia CSAM.

7. Impressão micro 3D

A impressão micro 3D, ou manufatura aditiva em microescala, é a tecnologia por trás de pequenos produtos e componentes que a manufatura tradicional não pode produzir. Enquanto a maioria das impressoras micro 3D produz peças com espessura de mícron de um dígito, algumas podem imprimir objetos mensuráveis ​​em nanômetros (nm).

Tipos de impressão micro 3D

1. A microestereolitografia cria objetos 3D expondo resina líquida especial ou outro material fotossensível a um laser UV. A microestereolitografia pertence à família de polimerização de cuba. Esta técnica constrói um objeto camada por camada depois de criar uma seção transversal de um objeto com o laser.

2. A microestereolitografia de projeção funciona de maneira semelhante às impressoras de microestereolitografia, mas usa a luz de um projetor em vez de um laser. As impressoras que contam com essa técnica de fabricação aditiva criam objetos mais rapidamente com a rápida fotopolimerização do polímero líquido.

3. O TPP , também conhecido como 2PP, usa um laser de femtosegundo pulsado para traçar padrões de objetos em uma cuba de resina. As impressoras TPP oferecem a maior precisão, mas são caras. O mundo médico frequentemente usa essa tecnologia para implantes médicos e engenharia de tecidos.

4. A tecnologia LMM polimeriza a resina sensível à luz para criar objetos. Após a impressão, os objetos passam por um processo de sinterização para acabamento.

8. Laminação de folhas

A laminação de folhas empilha, lamina e une folhas finas camada por camada para criar objetos 3D. Este método de impressão 3D usa materiais como papel, metal e polímeros. Os objetos criados neste método requerem acabamento de pós-produção com roteadores de controle numérico computadorizado (CNC) e cortadores a laser. Os fabricantes usam laminação de folhas para produzir protótipos não funcionais e itens compostos.

Tipos de laminação de folhas

1. LOM: Originalmente desenvolvido pela Helisys Inc., o sistema de prototipagem rápida LOM une folhas com cola. Você pode usar uma fresadora CNC ou laser para criar um objeto a partir das folhas coladas. Embora essa técnica seja acessível e ofereça um tempo de execução rápido, há mais trabalho a ser feito na frente de acabamento de pós-produção.

2. UC: Também conhecida como manufatura aditiva ultrassônica (UAM), a tecnologia UC usa vibrações ultrassônicas para unir chapas de metal e criar objetos. Este método de impressão 3D pode unir rapidamente diferentes tipos de metal. No entanto, você ainda precisará de um roteador CNC para criar uma forma impressa em 3D e adicionar detalhes a um objeto.

Impressão 3D versus manufatura aditiva versus usinagem CNC versus moldagem por injeção

A manufatura aditiva é o processo de camadas de material para criar um objeto. A impressão 3D é uma forma de manufatura aditiva e cria objetos camada por camada com uma máquina e um software CAD . A manufatura aditiva é comum em aplicações industriais, enquanto a impressão 3D é popular em aplicações recreativas e de consumo.

A usinagem CNC é um processo de fabricação subtrativo que cria peças personalizadas removendo camadas de material de uma peça em estoque. Você pode executar esse processo em vários materiais, incluindo vidro, espuma, plástico, metal e compósitos. Indústrias como aeroespacial, saúde, automotiva, defesa e eletrônicos de consumo aproveitam a usinagem CNC para peças de reposição, peças diretas e prototipagem rápida.

Moldagem por injeçãoé um processo de fabricação que injeta resinas sintéticas derretidas em moldes para criar objetos. Esta tecnologia de fabricação é ideal para a produção em massa de itens idênticos. Os materiais comumente usados ​​incluem elastômeros, vidros, metais, polímeros termoendurecíveis e termoplásticos. Diferentes indústrias usam moldagem por injeção para produzir grandes volumes de objetos de forma complexa com menos espessura de parede.

Como funciona a impressão 3D?

Imagine construir uma caixa de papelão personalizada do zero. Você precisaria de um estilete, fita adesiva e papelão. Primeiro, você criaria um contorno e cortaria o papelão. Em seguida, você fixaria as bordas e abriria espaço para as abas.

Se uma impressora 3D fizesse o mesmo trabalho, depositaria camadas de material para criar o papelão de baixo para cima. Essas camadas finas se unem para construir um objeto sólido. Veja como é todo o processo:

• Encontre um modelo 3D: O primeiro passo é encontrar um modelo 3D adequado para imprimir um objeto. Você pode criá-lo do zero ou baixá-lo de uma biblioteca 3D.
• Criar um arquivo imprimível: durante esta etapa, você cria e exporta um arquivo imprimível do modelo 3D usando o software de modelagem 3D.
• Prepare-se para fatiar: neste estágio, você usa o software de fatiamento para dividir um modelo 3D em camadas e alimentar o arquivo para a impressora 3D.

Componentes de uma impressora 3D

As máquinas de impressão 3D totalmente montadas e faça você mesmo (DIY) vêm com componentes principais que tornam as impressoras simples e úteis. Aqui estão os componentes que você encontrará em uma impressora 3D.

• Eixos X e Y: Correspondem ao movimento lateral
• Eixo Z: Corresponde ao movimento vertical
• Cama de impressão: A superfície plana na qual uma impressora 3D constrói um objeto
• Controlador: lida com funções lógicas e requisitos de uma impressora 3D
• Extrusora: Empurra o filamento para dentro do bocal para impressão
• Hot-end: Derrete o plástico para depositá-lo na impressão
• Bico: Derrete o filamento com o calor
• Bloco aquecedor: conecta o cartucho aquecedor e evita flutuações de calor
• Cartucho aquecedor: fornece calor ao hot-end
• Termistor: Lê a temperatura do hot-end
• Motherboard: Garante o bom funcionamento da impressora

materiais de impressão 3D

A impressão 3D usa dezenas de materiais, cada um adequado para casos de uso específicos. A funcionalidade e o design dos objetos 3D dependem das características desses materiais. Aqui está uma lista de materiais comumente usados ​​na impressão 3D.

Benefícios da impressão 3D

Como a impressão 3D cria objetos uma camada por vez, ela oferece muitos benefícios em relação às técnicas de fabricação tradicionais. Por causa dessas vantagens, as indústrias optam pela impressão 3D para criar produtos funcionais a partir de diferentes materiais e entregá-los mais rapidamente.

Tempo de resposta mais rápido

As impressoras 3D modernas imprimem designs complexos a partir de um modelo CAD em horas, permitindo que os designers tenham um protótipo pronto rapidamente. Embora o pós-processamento leve tempo para volumes maiores, você pode reduzir o tempo de design para produção e de entrega para impressão de baixo a médio volume. Esse tempo de resposta mais rápido fornece aos engenheiros mais tempo para avaliar o design e os recursos.

Baixo custo de mão de obra

A fabricação tradicional requer operadores e maquinistas qualificados, aumentando significativamente os custos de produção. As impressoras 3D automatizam o processo de produção e eliminam esses custos de mão de obra. Além do pós-processamento, não há custo de mão de obra na impressão 3D, tornando-a a escolha preferida em todos os setores.

Alta qualidade

As impressoras 3D produzem designs e protótipos melhores em comparação com a fabricação tradicional. Como as tecnologias de impressão 3D criam objetos camada por camada, é mais fácil eliminar erros que ocorrem nos métodos subtrativos ou de injeção.

Liberdade de design

A fabricação tradicional vem com várias restrições de design que não se aplicam à impressão 3D. A maioria das limitações gira em torno da orientação otimizada de uma impressão para reduzir a dependência de suporte e as chances de falha na impressão. Essas restrições limitadas facilitam o trabalho dos projetistas em geometrias complexas.

Minimização de resíduos

Com métodos de fabricação subtrativos, há um grande volume de resíduos. A quantidade de desperdício é significativamente menor na manufatura aditiva, pois usa apenas o material necessário para construir um objeto. Além disso, você pode reciclar e reutilizar matérias-primas para criar outros objetos.

personalização de design

Os sistemas de impressão 3D constroem peças únicas uma a uma e são ideais para produção única. As indústrias usam essa capacidade de produção única econômica para criar implantes personalizados, aparelhos dentários, próteses, equipamentos esportivos e acessórios de moda.

aplicações de impressão 3D

Apesar de ter sido desenvolvida na década de 1980, a impressão 3D não ganhou popularidade até recentemente. Melhorias recentes nas tecnologias tornaram a impressão 3D mais acessível em todos os setores. Veja como esses setores aproveitam as soluções de impressão 3D para impulsionar a inovação e o crescimento dos negócios.

Educação

A impressão 3D revolucionou o aprendizado em sala de aula. Por exemplo, os professores podem facilitar o aprendizado ativo com mapas interativos ou estruturas da vida real. Os alunos podem criar protótipos de baixo custo e alta qualidade a partir de projetos de hardware aberto sem ferramentas caras. Além disso, eles podem duplicar itens de museu e colecionáveis ​​para entender os princípios de engenharia e arquitetura.

Manufatura

A impressão 3D reduz os custos de mão-de-obra e requer menos materiais, razão pela qual os fabricantes a utilizam em vez da fabricação tradicional para produzir peças personalizadas, protótipos únicos e grandes unidades de produtos. Além disso, a impressão 3D permite que os fabricantes reduzam a pegada de carbono e estabeleçam um processo de fabricação sustentável.

Assistência médica

Avanços recentes na tecnologia de impressão 3D contribuíram significativamente para a saúde. A aplicação da impressão 3D na medicina varia de biorreatores impressos em 3D a modelos de planejamento cirúrgico e próteses. A tecnologia de impressão 3D permite que médicos e médicos entendam casos complexos e ofereçam tratamento personalizado aos pacientes. Por exemplo, pacientes que precisam de próteses, implantes ortopédicos ou órgãos artificiais agora podem usar os impressos em 3D em vez de alternativas caras.

Aeroespacial

A indústria aeroespacial e de defesa (A&D) utiliza a tecnologia de impressão 3D para criar peças compostas e metálicas avançadas, peças sobressalentes e manutenção, reparo e operações (MRO). SLA e jateamento de material são duas tecnologias comumente usadas para criar protótipos para testes aerodinâmicos. Outros casos de uso incluem substitutos (peças de espaço reservado), suportes de montagem, protótipos visuais de alto detalhe e gabaritos e acessórios.

Automotivo

Os designers automotivos usam tecnologias de impressão 3D para iterar projetos, produzir peças críticas e oferecer atendimento ao cliente incomparável. Casos de uso comuns incluem a produção de gabaritos de montagem, montagens de sensores, suportes, garras, hardware de soldagem, protótipos funcionais, protótipos de ajuste e acessórios de brasagem.

software de impressão 3D

Encontrar o software de impressão 3D certo é a chave para prototipagem e desenvolvimento de produtos mais rápidos. Deixe os sistemas de software de impressão 3D ajudá-lo a unificar projeto, engenharia e fabricação.

Encontrar o software de impressão 3D certo é a chave para prototipagem e desenvolvimento de produtos mais rápidos. Deixe os sistemas de software de impressão 3D ajudá-lo a unificar projeto, engenharia e fabricação.

Para ser incluído nesta categoria, um software deve:

• Converta modelos 3D em instruções fáceis de seguir para impressoras 3D
• Repare e edite arquivos STL, 3MF ou OBJ

* Abaixo estão as cinco principais soluções de software de impressão 3D do G2’s Winter 2022 Grid® Report. Algumas revisões podem ser editadas para maior clareza.

1. Fusão 360

O Fusion 360 é um software integrado de CAD, manufatura auxiliada por computador (CAM), engenharia auxiliada por computador (CAE) e placa de circuito impresso (PCB) que ajuda você a projetar, projetar e fabricar produtos a partir de uma única plataforma.

O que os usuários gostam:

“O Fusion fornece um espaço em nuvem em tempo real para que eu possa trabalhar com meus colegas de equipe no mesmo arquivo. Ele salva versões diferentes de cada modificação, caso precisemos mais tarde. Outro aspecto positivo é a variedade de tipos de arquivos que o programa suporta, permitindo abrir muitos arquivos em um mesmo ambiente. Além disso, existem muitos tutoriais online que explicam como lidar com o software.”

O que os usuários não gostam:

“Trabalhar com linhas-guia e vetores às vezes era difícil, mas, nesse sentido, o Rhinoceros tinha um jeito de resolver linhas muito bem. A Fusion teve problemas em cortar e juntar, mas tem vindo a resolver. Esses tipos de linhas são essenciais ao desenvolver estruturas moderadamente complexas.”

2. Em forma

Onshape é um produto de software como serviço (SaaS) que permite conectar, colaborar e criar produtos na nuvem. Essa plataforma combina análise de dados, CAD, análise de negócios e ferramentas de colaboração em tempo real.

O que os usuários gostam:

“O Onshape possui um controle de versão integrado e gerenciamento do ciclo de vida do produto (PLM) muito intuitivo, o que significa que não há gerenciamento de arquivos e elimina cópias descontroladas. A capacidade de projetar peças codependentes em uma única exibição e em vários contextos é poderosa, o que você usaria para recursos específicos de estado, como recursos de estado fechado ou aberto.”

O que os usuários não gostam:

“Ainda estou esperando que o recurso de renderização fotorrealista seja adicionado ao Onshape. O software deve vir integrado com um recurso de renderização em vez de um aplicativo secundário.”

3. Tinkercad

O Tinkercad é um aplicativo da Web gratuito e fácil de usar para criar designs 3D. O Tinkercad é a primeira escolha de muitos educadores e possui uma comunidade de 35 milhões de usuários.

O que os usuários gostam:

“Tinkercad é um software baseado na web para modelagem 3D superfácil de usar e entender. Você pode criar formas 3D muito complexas combinando formas básicas.

Gosto dos diferentes geradores de formas que permitem criar geometrias complexas apenas alterando os parâmetros. À primeira vista, parece que é um software apenas para crianças, mas se você experimentar, verá que é um software poderoso para modelagem 3D.”

O que os usuários não gostam:

“Se seus modelos crescem em complexidade e você precisa de mais precisão e mais detalhes, como ferramentas de medição de precisão ou visualizações 2D para 3D, provavelmente precisará migrar para uma ferramenta mais avançada.”

4. Borda sólida

O Solid Edge é um portfólio de ferramentas de desenvolvimento de produtos acessíveis e fáceis de usar. É conhecido por combinar a simplicidade da modelagem direta e a flexibilidade do projeto paramétrico.

O que os usuários gostam:

“O Solid Edge tem uma das melhores interfaces de usuário do setor de design. Você pode usá-lo para desenho 2D e 3D e no segmento de simulação. Eu gosto do método de projeto sistemático do Solid Edge, que é baseado em história. O Solid Edge é bom para converter desenhos 3D em arquivos de rascunho.

Possui também uma biblioteca digital da peça engenheirada. Gosto de comparar com outros porque você pode criar roscas diretamente em qualquer superfície sem primeiro criar um furo. O Solid Edge tem um bom comando de segmentos de chapa metálica na guia superfície. ”

O que os usuários não gostam:

“O pacote de simulação de movimento tem espaço para melhorias e a dinâmica multicorpo parece bastante superficial para usar. Além disso, não encontramos nenhum tutorial na internet que mencione corretamente as maneiras de usá-lo corretamente.

A seção do esboço não era tão intuitiva e a modelagem geral dos corpos parecia ter uma curva de aprendizado íngreme. Além disso, acho que é hora de as empresas de CAD começarem a adicionar modelagem baseada em nó às suas ferramentas. Se o Solid Edge fizer isso, ficarei feliz em mudar completamente apenas para o Solid Edge.”

5. SOLIDWORKS

O SOLIDWORKS oferece um conjunto de ferramentas que ajudam você a projetar, projetar e fabricar produtos 3D.

O que os usuários gostam:

“O SOLIDWORKS oferece a capacidade de criar projetos 3D com especificações muito altas. Possui várias ferramentas 3D padrão e algumas opções de superfície para criar peças de forma livre. Também adoro as diferentes visualizações rotacionais. Percorrer sua árvore de design também é super fácil, portanto, se você tiver problemas e precisar fazer correções ou editar a intenção do design, é conveniente.”

O que os usuários não gostam:

“Corrigir erros no projeto é um pouco difícil e, ao criar uma montagem maior, consome muito tempo. O SOLIDWORKS precisa melhorar a modelagem 2D para ser mais fácil de usar.”

Escale a prototipagem rápida e crie uma cadeia de suprimentos resiliente

Desde fazer iterações de prova de conceito até a criação de protótipos funcionais, a impressão 3D pode lidar com tudo – tudo isso enquanto remove os gargalos da prototipagem rápida tradicional. Além disso, você pode aproveitar os sistemas de impressão 3D para diminuir o tempo de lançamento no mercado, substituir a fabricação intensiva em mão de obra e transformar a forma como você gerencia os estoques.

Aprenda mais sobre as nuances da gestão de estoque e desenvolva uma estratégia para um mercado competitivo.