Uma introdução à impressão 3D com plásticos

Desde que Chuck Hull imprimiu seu primeiro protótipo em casa, há mais de 30 anos, os plásticos têm sido o tipo de material mais associado ao campo da manufatura aditiva. A impressão 3D com plásticos permite a criação rápida de protótipos de qualidade, mas com os avanços recentes em materiais e tecnologia de impressão, também oferece oportunidades para a criação de peças funcionais, adequadas para produção em massa. Neste breve tutorial, veremos de perto algumas das opções atualmente disponíveis para impressão com plásticos, suas respectivas vantagens / desvantagens e alguns dos principais itens que você deve considerar antes de selecionar um material para seu projeto.



A evolução dos materiais plásticos para manufatura aditiva



O número de materiais disponíveis para projetos de manufatura aditiva aumentou consideravelmente ao longo dos anos, o que significa que uma gama de opções agora está sob a égide de "plásticos". Portanto, é importante considerar suas opções cuidadosamente para cada projeto antes de tomar a decisão sobre como imprimir. Suas opções incluem:

• ABS (acrilonitrila butadieno estireno). O ABS é usado para uma ampla gama de peças funcionais hoje em dia, desde canos de esgoto a peças de automóveis e até peças de LEGO! O ABS é altamente versátil, sendo particularmente forte, durável e adequado para técnicas de pós-processamento, como lixar ou colar. Porém, o material não é biodegradável e deve ser armazenado em recipiente hermético quando não estiver em uso, pois pode absorver a umidade e ser afetado pela exposição prolongada ao sol - ambos os fatores prejudicam a qualidade das peças impressas. Além disso, a fumaça que ele produz pode ser irritante, o que significa que é necessária ventilação durante a impressão (embora algumas impressoras incorporem filtros para compensar isso).
• PLA (ácido polilático). O PLA é um material biodegradável criado a partir de fontes renováveis. Isso significa que é especialmente adequado para imprimir itens descartáveis ​​ou qualquer peça quando os fatores ambientais são uma preocupação séria. Ele tem sido usado até mesmo em aplicações médicas, para criar suturas e peças cirúrgicas que simplesmente se degradam em ácido lático inofensivo assim que o paciente está curado. Pode ser lixado e pintado da mesma forma que o ABS, embora a colagem seja um pouco mais dura e também não resiste ao calor. Também requer um armazenamento cuidadoso, como acontece com o ABS, pois a absorção de umidade pode afetar os resultados impressos.
• PVA (álcool polivinílico). Este é um plástico especial solúvel em água que é freqüentemente usado para criar estruturas de suporte para peças durante o processo de impressão que podem simplesmente ser dissolvidas posteriormente. Isso pode acelerar o estágio de pós-processamento, mas só é possível usando impressoras com múltiplas extrusoras. Também é bastante caro e requer armazenamento hermético o tempo todo.
• PC (policarbonato). Este é um termoplástico altamente forte e resistente que é frequentemente usado para fazer discos compactos, vidro à prova de bala e outros produtos onde a durabilidade é um fator chave. Ele tem uma alta resistência ao impacto e uma aparência transparente que é altamente atraente para muitos usuários. Porém, assim como acontece com o ABS, ele requer ventilação durante a impressão, pois produz muitas partículas finas que podem irritar os olhos dos usuários e entupir os cabeçotes da impressora se não forem mantidos de maneira adequada. Também é mais sujeito a empenamento do que outros materiais.
• HDPE (polietileno de alta densidade). HDPE é um termoplástico à base de petróleo, frequentemente usado para criar peças recicláveis, como garrafas. Sua principal desvantagem é que é muito difícil de ligar a outros materiais e pode ser muito difícil de trabalhar em comparação com outras opções. No entanto, é uma opção altamente atraente para empresas que desejam adotar uma abordagem de manufatura sustentável e ecologicamente correta.
• HIPS (poliestireno de alto impacto). Este é outro material de suporte solúvel, semelhante ao PVA, embora se dissolva em limoneno em vez de água e tenha propriedades de material semelhantes ao ABS quando impresso. Este é um material relativamente novo que ainda está se estabelecendo entre as empresas de manufatura aditiva.
• PA (Nylon). O nylon é uma adição relativamente recente à família de materiais de impressão 3D que oferece uma versatilidade incrível quando se trata de opções de acabamento e cores. É também um material de baixo atrito, o que o torna uma opção altamente atrativa para peças de máquinas de impressão, como engrenagens. É forte, durável e flexível, embora tenha em mente que deve ser seco antes da impressão e pode apresentar tendência a empenar se esfriar muito rápido. Ao imprimir com náilon, a temperatura de impressão é normalmente mais alta do que outros materiais, portanto, certifique-se de que sua impressora pode acomodar isso.
• PEEK (Polieteretercetona). Trata-se de um polímero termoplástico, muito utilizado na área médica para a criação de implantes cirúrgicos, graças ao seu caráter quimicamente inerte, biocompatível e esterilizável. Também estão em andamento pesquisas para determinar suas aplicações potenciais na indústria automotiva, graças às suas excelentes propriedades de dureza e abrasão. No entanto, apesar de sua versatilidade considerável, PEEK pode ser um desafio para imprimir, então uma impressora especializada, com uma câmara fechada e cama de calor capaz de atingir temperaturas de até 400 ° C será necessária.
• TPE (elastômero termoplástico). O TPE é um material versátil, atóxico e semelhante à borracha, amplamente utilizado para a impressão de peças flexíveis (molas, capas de telefone, etc.). No entanto, não é adequado para uso em todas as impressoras, pois o filamento é conhecido por criar bloqueios em certos tipos de extrusora.
• TPU (poliuretano termoplástico). TPU é semelhante ao TPE em termos de suas propriedades mecânicas, mas é um pouco mais fácil de imprimir e mais adequado para peças de trabalho, graças à sua maior resistência à abrasão, solventes, óleos e graxas. Ele também mantém sua elasticidade em temperaturas mais frias.
• PMMA (polimetil metacrilato). Também conhecido como plástico acrílico, o PMMA é um plástico rígido e transparente ideal para impressões menores com muitos detalhes finos. Isso o torna uma escolha extremamente atraente para aplicações criativas, como miniaturas ou esculturas, ou quaisquer peças que requeiram difusão de luz. Não é adequado para qualquer peça que será submetida a calor ou estresse e, embora o nível de detalhe alcançável seja muito alto, as camadas individuais serão ligeiramente mais visíveis do que com outros materiais, portanto, isso deve ser fatorado em seu modelo 3D. Além disso, a impressão com PMMA pode exigir o ajuste fino do bico e do leito de aquecimento, em uma impressora com uma câmara fechada para minimizar o encolhimento durante o processo de resfriamento.

Recentemente, uma série de materiais à base de plástico foram introduzidos que incorporam elementos metálicos, permitindo que os objetos sejam impressos com algumas das qualidades das peças de metal sem a complexidade adicional da impressão 3D com metal.



Os pontos principais a considerar ao escolher um plástico

1. Quais propriedades de material você exige de sua parte impressa final? Isso deve ficar completamente claro antes de qualquer decisão ser tomada. Considere para que será usado; destina-se a ser um protótipo ou um produto funcional que terá uso intensivo no dia a dia?
2. Verifique o diâmetro do filamento para garantir que ele seja compatível com suas impressoras. Embora certas impressoras possam aceitar vários diâmetros, ainda vale a pena verificar com antecedência antes de fazer uma compra.
3. Verifique a espessura mínima / máxima da parede que poderá ser impressa e certifique-se de que seu modelo 3D acomoda isso.
4. Considere se quaisquer suportes ou saliências serão necessários durante a impressão e certifique-se de que eles sejam fatorados em seu modelo para garantir sua estabilidade. Se sua impressora permitir, você pode considerar um material de suporte dedicado.
5. Certifique-se de que são usados ​​os métodos de armazenamento corretos. Como você viu acima, muitos dos materiais de impressão 3D de plástico comumente usados ​​requerem métodos especiais de armazenamento para garantir resultados de qualidade. Certifique-se de seguir as instruções fornecidas ao armazenar seus filamentos entre projetos.
6. Certifique-se de que sua impressora possa operar na temperatura de extrusão correta para o material escolhido e que uma cama de aquecimento apropriada seja usada. A temperatura errada levará a resultados abaixo do ideal.