Técnicas de impressão 3D:diferentes tipos de impressão 3D

A impressão 3D é uma técnica popular e versátil que vem com uma infinidade de aplicações e benefícios. O termo é sinônimo de manufatura aditiva, que é um termo abrangente para todas as técnicas de impressão 3D. As unidades de manufatura aditiva constroem qualquer peça uma camada de cada vez e trazem uma longa lista de vantagens para a mesa.

Além disso, todos os diferentes tipos de técnicas de impressão 3D permitem que você escolha entre os tipos de material e obtenha a combinação certa de acabamento de superfície, durabilidade, velocidade e custo. Este artigo analisa os métodos comuns de impressão 3D e explica como eles funcionam para ajudá-lo a fazer a melhor escolha para o seu projeto.

Manufatura Aditiva:Uma Breve Visão Geral

Como afirmado, a manufatura aditiva é o termo abrangente que descreve todos os métodos de impressão 3D. Qualquer técnica de impressão 3D usa um design CAD de um computador e cria a forma geométrica precisa em camadas. É daí que vem o nome manufatura aditiva. Ao contrário dessa tecnologia, as técnicas tradicionais geralmente exigem que você remova os materiais excedentes para criar as formas necessárias.

No início, certos termoplásticos eram os únicos materiais adequados para impressão 3D. Isso restringiu as aplicações do conceito porque os plásticos não possuem as características físicas necessárias para muitas indústrias de alto desempenho. No entanto, a situação melhorou com o tempo, pois diferentes técnicas permitiram o uso de outros materiais como metais, cerâmicas e até materiais orgânicos.

Mesmo assim, os termoplásticos estão entre os materiais mais populares para as tecnologias de impressão 3D atualmente. Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS), Ácido Polilático (PLA), Policarbonato (PC) e Álcool Polivinílico (PVA) são algumas das escolhas mais comuns em vários setores devido à sua versatilidade e características adequadas.

Tipos de técnicas de impressão 3D

1 – Jateamento de ligante

Binder jetting é um método simples de impressão 3D que depende de um agente de ligação industrial para unir diferentes camadas de uma peça. No jateamento de ligante, o insumo é o material chave em forma de pó que a impressora deposita com uma fina camada de agente ligante.

Além disso, o processo trabalha com materiais como areia, alguns polímeros, pós metálicos e compostos metálicos cerâmicos. Este é um dos métodos de impressão 3D de baixo custo que podem produzir grandes volumes em um tempo de resposta baixo.

Além disso, a flexibilidade do design e a excelente reprodução de cores, juntamente com a precisão dimensional de 0,2 mm (metal), têm um custo. As características mecânicas de seus resultados não serão tão boas, limitando esta técnica apenas a aplicações de baixa intensidade. Por exemplo, algumas das aplicações mais comuns do Binder Jetting são:

• Peças metálicas
• Modelos realistas
• Protótipos de baixo custo
• Moldes de fundição em areia

2 – Jateamento de material

Outra escolha popular entre os tipos de tecnologia de impressão 3D é o processo de jato de material. Nesse caso, a impressora 3D usa gotículas de material liquefeito para construir cada camada.

Uma coisa que torna esse processo único é a capacidade de usar diferentes tipos de material em um único objeto. Como resultado, você pode fabricar peças com cores e texturas misturadas que podem dar a você uma aparência estética personalizada do produto final.

Geralmente, a resina fotopolimérica é o único material viável para este tipo de processo de impressão 3D. Ele oferece o acabamento superficial mais detalhado e melhor com precisão dimensional de 0,1 mm, mas as peças não são adequadas para nenhuma aplicação mecânica devido às suas características fracas e fragilidade.

Aqui estão algumas das aplicações mais comuns do processo de jateamento de material:

• Protótipos estéticos
• Protótipos de moldes de injeção
• Elaborar modelos médicos
• Apresentações de design

3 – Extrusão de Material

A extrusão é um processo industrial comum onde você força qualquer material próximo ao seu ponto de fusão através de uma abertura menor. Da mesma forma, a técnica de impressão 3D funciona com o mesmo princípio. Na maioria dos casos, o processo de extrusão utiliza plásticos e filamentos compostos. Por exemplo, PLA, ABS, PET, Fibra de Carbono e outros materiais são bastante comuns.

Durante o processo, os materiais são empurrados através de um pequeno bico que os aquece até o ponto de fusão e são depositados em um caminho pré-determinado que forma uma camada.

O processo se repete várias vezes até completar a peça inteira. Hoje, você pode usar biomateriais de extrusão, itens comestíveis e uma variedade de outros materiais, mas PLA, ABS e outros plásticos são os mais comuns.

A extrusão de material é de longe a técnica de impressão 3D de menor custo com precisão e versatilidade decentes. É por isso que você descobrirá que a maioria das impressoras 3D domésticas usa esse tipo de tecnologia de impressão 3D, pois é mais comum e mais fácil de manusear.

Aqui estão algumas das aplicações mais comuns de extrusão de material na impressão 3D:

• Caixas eletrônicas
• Ajuste de forma
• Acessórios
• Padrões de fundição de investimento

4 – Polimerização em cuba

Este é um processo de impressão 3D exclusivo que usa uma fonte de luz para curar uma resina de fotopolímero. O material adequado para isso é apenas a resina fotopolímero que está disponível em várias cores e formas. Este método produz um acabamento superficial excepcional e permite geometrias elaboradas e complexas.

A técnica de polimerização em cuba é muitas vezes caracterizada em vários tipos. Aqui estão os três principais:

• Estereolitografia (SLA)
• Processamento de luz digital (DLP)
• Estereolitografia mascarada (MSLA)

Além disso, várias outras formas também estão em pesquisa que melhoram ainda mais a aplicação e a versatilidade dessa técnica. O conceito principal é semelhante. No entanto, a diferença entre todas essas formas é a fonte de luz, que na verdade desempenha um papel fundamental no processo de cura.

Por exemplo, algumas das aplicações mais comuns em que você usa a impressão 3D de polimerização em cuba estão listadas abaixo:

• Moldes de injeção
• Protótipos de polímero
• Apresentações de design
• Acessórios odontológicos
• Peças médicas
• Indústria de joias 

5 – Fusão em leito de pó

Este é um dos tipos mais avançados de impressão 3D com muito potencial em muitas aplicações de ponta. A fusão em leito de pó funciona focando uma fonte térmica em uma pequena área para induzir a fusão entre as camadas de material em sua forma de pó.

Por exemplo, o processo funciona na maioria dos termoplásticos, cerâmicas e metais para fornecer uma precisão dimensional excepcional de 0,3%. Alguns dos processos comuns de impressão 3D são Sinterização seletiva a laser (SLS), fusão seletiva a laser (SLM), fusão por feixe de elétrons (EBM), sinterização direta a laser de metal (DMLS) e Multi Jet Fusion (MJF) para citar alguns.

Para ilustrar isso, aqui estão algumas aplicações comuns que dependem da técnica de fusão em leito de pó:

• Peças metálicas funcionais
• Produção de baixo volume
• Projetos ocos

6 – Deposição de Energia Direta

A deposição direta de energia é uma técnica de impressão 3D que não requer estrutura de suporte e funciona simultaneamente para depositar e curar as camadas. Além disso, a técnica depende de um feixe de elétrons, laser poderoso ou plasma para energizar altamente o material próximo ao seu ponto de fusão para construir as camadas.

As aplicações do DED não se limitam apenas a construir coisas. O processo exclusivo repara objetos e é aí que você geralmente o vê com mais frequência.

Os tipos de processos mais comuns são LENS, EBAM, Cold Spray, entre outros. Além disso, o processo DED é limitado apenas a metais e funciona bem com fios e pós. No entanto, você precisará gastar muito dinheiro em pós-processamento, o que não o torna uma opção viável para muitos setores.

Por exemplo, algumas das aplicações mais comuns do DED são:

• Reparando componentes de última geração
• Protótipos funcionais

7 – Laminação da folha

Assim como o próprio nome sugere, a laminação de folhas é uma técnica que empilha folhas de metal extremamente finas umas sobre as outras para produzir um objeto 3D. No entanto, este processo é bastante impreciso, mas produz resultados extremamente rápidos e econômicos. Apresentando assim avenidas limitadas para aplicações funcionais.

Geralmente, o processo de laminação de folhas usa papel, polímero ou folhas finas de metal para este processo. As tecnologias de processamento mais comuns são a Fabricação de Objetos Laminados (LOM) e a Consolidação Ultrassônica (UC), que produzem muitos resíduos e exigem processamento adicional da peça antes do uso.

Algumas das aplicações mais comuns do processo de laminação de chapas são;

• Protótipos não funcionais
• Avaliação da viabilidade do projeto
• Modelos de apresentação
• Impressões multicoloridas
• Moldes de fundição

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Aplicações comuns de impressão 3D

A impressão 3D é frequentemente associada à prototipagem rápida e com razão. É uma das aplicações mais comuns desta tecnologia hoje. No entanto, os métodos de impressão 3D evoluíram com o tempo e cobrem vários novos domínios agora.

Hoje, diferentes técnicas de impressão 3D são essenciais para diversos setores industriais. Aqui estão algumas das áreas em que o método de impressão 3D está desempenhando um papel fundamental para impulsionar a inovação e o crescimento.

1 – Aeroespacial

O setor aeroespacial e de defesa tem a maior parte quando se trata de aplicar a impressão 3D em seus processos. Por exemplo, o mercado de tipos de impressão 3D no setor aeroespacial ultrapassa US$ 10,4 bilhões e continua a crescer com o tempo.

Além disso, a prototipagem rápida não é a única aplicação prática de diferentes métodos de impressão 3D no setor aeroespacial. Desde ferramentas até o desenvolvimento de componentes leves e até elementos estruturais de aeronaves, a tecnologia continua a facilitar a eficiência dos materiais. Resultando em mais oportunidades de redução de custos gerais sem comprometer a qualidade.

2 – Automotivo

O setor automotivo é a próxima grande novidade quando se trata das aplicações potenciais dos tipos de impressão 3D em grande escala. A demanda global por diferentes tipos de impressão 3D continua a aumentar exponencialmente e os especialistas acreditam que isso dará uma forte concorrência à indústria aeroespacial por um lugar de destaque em um futuro próximo.

Além disso, o desenvolvimento de novos tipos de tecnologia de impressão 3D coincide com o aumento da demanda por carros mais simplificados e componentes leves. Da mesma forma, as abordagens tradicionais de fabricação não conseguem acompanhar as demandas atuais do setor e a impressão 3D parece ser a próxima resposta.

Hoje, a prototipagem rápida é a aplicação predominante deste setor, mas o futuro é realmente empolgante, com potencial para desenvolvimento de produtos mais rápido e maior flexibilidade de design.

3 – Saúde

Outra excelente avenida onde a impressão 3D desempenha um papel importante no setor de saúde. Por exemplo, dispositivos avançados, próteses, implantes e outros dispositivos de saúde pessoal exigem flexibilidade e personalização. Felizmente, diferentes tipos de métodos de impressão 3D são uma solução perfeita para atender às exigências dinâmicas deste setor.

Além disso, uma aplicação importante das técnicas de impressão 3D é a bioimpressão. Por exemplo, os pesquisadores hoje estão trabalhando na combinação de pesquisas com células-tronco e impressão 3D para criar órgãos artificiais. Esta é uma pesquisa importante que pode salvar vidas e reduzir os riscos associados às cirurgias de transplante, já que o biomaterial será idêntico às células do paciente.

4 – Processos industriais

Além de ser parte integrante de setores industriais específicos, como aeroespacial e saúde, todos os tipos de impressão 3D também desempenham um papel em muitos processos industriais gerais. Para ilustrar, a prototipagem rápida, ferramentas e outros aplicativos ajudam as empresas a manter a eficiência, obter flexibilidade e reduzir os custos gerais.

5 – Bens de consumo

As indústrias orientadas para o consumidor exigem planejamento cuidadoso e flexibilidade para garantir que uma determinada marca ou produto continue sendo a melhor escolha no mercado. Isso significa novos designs ergonômicos e formas incomuns que muitas vezes são impossíveis de fornecer com as técnicas tradicionais de usinagem.

Além disso, a impressão 3D para produção em massa está entre as formas mais bem-sucedidas de atender às demandas modernas, combinando funcionalidade e estética. Desde o desenvolvimento do produto até os testes, prototipagem e produção final. Como resultado, a impressão 3D está se tornando cada vez mais popular no setor de bens de consumo.

Por que a impressão 3D é a melhor escolha?

Você não pode estar relacionado a nenhuma indústria de tecnologia e não ouvir sobre todos os benefícios oferecidos pela impressão 3D. A quantidade de aplicações versáteis oferecidas pela impressão 3D tem sido um fator importante em sua merecida popularidade.

Além disso, qualquer entusiasta de tecnologia poderá informá-lo sobre a facilidade com que permite a criação de peças altamente sofisticadas com pouco ou nenhum desperdício. Além disso, todas as técnicas de impressão 3D disponíveis conseguem proporcionar o conforto de alterações fáceis e eficientes, reduzindo seu custo e tempo.

Dê uma olhada nas seguintes vantagens que apenas arranham a superfície de tudo o que a manufatura aditiva tem a oferecer:

• Reduza os prazos de entrega
• Alta resistência e durabilidade dos objetos criados
• Permite a fabricação de peças únicas e específicas
• Oferece soluções eficientes e rápidas
• É a escolha ideal para prototipagem rápida

7 considerações ao escolher uma técnica de impressão 3D

A impressão 3D é um termo amplo que compreende uma coleção de vários tipos diferentes de impressão 3D, conforme discutido anteriormente.

Entender quais métodos de impressão 3D usar é um desafio por si só. Portanto, esta tarefa requer um conhecimento aprofundado sobre os requisitos técnicos de sua aplicação, mas também sobre os pontos fortes e fracos de cada método disponível. Uma abordagem que você pode adotar para ajudá-lo a decidir com base nas principais restrições do seu projeto. Por exemplo, as 7 restrições a seguir podem ser as mais importantes para ajudá-lo a decidir.

• Orçamento
• Propriedades geométricas
• Material usado para impressão
• Propriedades mecânicas
• Velocidade de produção
• Quantidades da peça
• Segurança

Perguntas frequentes sobre os tipos de impressão 3D

Compreender todas as complexidades dentro do processo de impressão 3D pode ser uma tarefa difícil. Aqui estão algumas das dúvidas comuns que você pode ter sobre impressão 3D e manufatura aditiva como um todo.
Quantos tipos de impressão 3D existem?
Você encontrará várias impressoras 3D diferentes disponíveis no mercado, mas as 7 técnicas acima mencionadas – ou seja, Binder Jetting, Material Jetting, Material Extrusion, Vat Polymerization, Powder Bed Fusion, Direct Energy Deposition e Sheet Lamination – são as mais comuns em muitos setores.

Além disso, essas técnicas abrangem uma ampla gama de materiais e oferecem o equilíbrio perfeito entre funcionalidade, estética e custos para cobrir as aplicações mais comuns da tecnologia de impressão 33D.
Qual ​​é o tipo mais comum de impressão 3D?
A modelagem de deposição fundida, ou FDM em resumo, tem se destacado como a técnica de impressão 3D mais usada no nível do consumidor. Portanto, a tecnologia foi amplamente polida e modificada para o desktop. A maioria dos usuários do FDM achou que ele é mais acessível e fácil de usar.
Que tipo de impressão 3D oferece peças de alta resolução?
Se a resolução das peças for uma das suas principais preocupações, a melhor escolha para você seria usar impressoras 3D SLA. O SLA produz impressões melhores e mais detalhadas, permitindo a fabricação de peças mais precisas com maior precisão.

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