As peças impressas em 3D são resistentes?

As impressoras 3D criam objetos de forma aditiva, tornando a peça tão forte quanto sua camada mais fraca. Eles geralmente são mais fracos do que a maioria das outras tecnologias, como técnicas de moagem, moldagem por injeção ou técnicas de vazamento de resina.

Existem muitas aplicações para as quais temos que levar em consideração a resistência estrutural. Devido à forma como a tecnologia de Fused Deposition Modeling (FDM) funciona, as peças que obtemos não são tão fortes quanto suas respectivas contrapartes de moldagem por injeção.

No entanto, não se desespere, existem várias considerações que podemos incorporar aos nossos projetos e configurações para mitigar essa desvantagem.

Podemos reduzir esses pontos fracos definindo a temperatura de extrusão correta, definindo uma porcentagem de preenchimento mais alta, construindo paredes mais espessas, escolhendo o material certo e orientando adequadamente a peça na placa de construção.

Por que as peças impressas em 3D são mais fracas?

A técnica aditiva pela qual uma impressora 3D cria objetos tem uma tendência inerente de produzir peças mais fracas quando comparada a outros processos de fabricação porque deposita uma camada de plástico em cima da outra que se unem.

Se não tivermos tempo para configurar adequadamente as configurações de nossa impressão, estaremos voluntariamente nos expondo à criação de peças com fraca adesão de camada.

Baixas temperaturas, temperaturas muito diferentes entre cada camada e a anterior e outros fatores, podem levar a uma adesão muito ruim e peças fracas em geral.

A manufatura subtrativa, como a fresagem, por exemplo, não tem esse problema, pois começa com uma matéria-prima sólida que é esculpida no formato 3D desejado.

Também podemos criar um objeto via moldagem por injeção. Usando esta técnica, um material fundido é injetado em um molde onde esfria e endurece tomando a forma da cavidade. Este processo produz peças sólidas e fortes.

Agora que você conhece a fraqueza inerente de uma impressora 3D, pode sentir vontade de jogar seu aparelho recém-adquirido no lixo. Antes de fazer isso, eu recomendo ler o resto do artigo e aprender algumas maneiras fáceis de tornar suas peças mais fortes.

Também devemos considerar que a maioria de nossas peças não será usada para construir o mais novo foguete da SpaceX. Podemos imprimir um Baby Yoda um pouco mais fraco embora.

Como podemos melhorar a resistência de uma peça impressa em 3D?

Como mencionado anteriormente, existem muitos pequenos ajustes de configuração que podemos usar para tornar nossa parte mais forte em geral. Entre eles, os mais importantes são a porcentagem de preenchimento, temperatura de extrusão, espessura da parede externa, escolha do tipo de filamento correto e ajuste da orientação adequada do nosso projeto.

Vamos discutir brevemente cada um deles e ver como e por que eles afetam nossa impressão!

Porcentagem de preenchimento

O preenchimento consiste em um padrão regular que é impresso dentro do objeto e substitui o que de outra forma seria um espaço vazio. Ele funciona como suporte interno para a impressão, não apenas evitando que a parte superior desmorone, mas também mantendo a casca externa unida.

Antes de nos aventurarmos neste tópico emocionante, veja como são as diferentes porcentagens de preenchimento:

Como regra geral, um preenchimento de 50% aumentará muito a qualidade e a resistência da impressão. Porcentagens de preenchimento mais altas mostram apenas aumentos marginais de resistência, mas aumentam muito o consumo de filamento e o tempo de impressão.

Você também deve saber que podemos configurar nosso preenchimento para seguir padrões diferentes, como retilíneo, grade, triangular, wiggle*, favo de mel rápido, favo de mel completo e outros experimentais. Os prós e contras de cada padrão estão fora do escopo deste artigo, mas você ficará bem com o uso de preenchimentos retilíneos ou de grade.

*Até hoje, ainda não consigo pensar em uma vantagem do padrão de oscilação. Acho que já existiu um desenvolvedor com algum tempo livre e um gosto por formas abaixo do ideal.

Espessura da parede

A espessura da parede é a largura da casca mais externa da nossa impressão e determina principalmente a força geral dela

Muitos fabricantes de filamentos afirmam que basta imprimir com capas externas de 0,8 mm para ter uma impressão forte, mas descobri que paredes tão finas geralmente produzem impressões fracas. Para obter um Baby Yoda resistente, Eu recomendo dobrar a largura para 1,6 mm. A melhoria na qualidade geral será muito perceptível.

Independentemente da espessura da parede que você escolher, você deve sempre usar um múltiplo do diâmetro do bico. Mencionei 0,8 mm e 1,6 mm porque a maioria das impressoras vem com um bocal de 0,4 mm. Um PhD agudo e afiado em Matemática estará ciente do incrível cálculo que realizei acima!

Definir a temperatura certa

Embora a maioria dos filamentos usados ​​na impressão 3D seja algum tipo de termoplástico, eles possuem uma composição química diferente. Portanto, cada um deles tem diferentes temperaturas ótimas.

Como regra geral, o PLA deve ser definido em qualquer lugar entre 180 C° a 220 C°, ABS entre 210° C° e 250° C°, PETG entre 220° C° e 250° C° e Nylon entre 240° C° a 260° C°.

Se você comprou outro filamento, olhe na embalagem e provavelmente encontrará a temperatura recomendada de acordo com o fabricante. Na verdade, esqueça os intervalos que eu lhe disse e sempre olhe para o intervalo recomendado pelo fabricante para o caso.

Você deve sempre procurar encontrar a temperatura perfeita para sua impressora 3D e filamento, pois isso determinará a qualidade da adesão da camada.

Baixas temperaturas de extrusão levam a uma má adesão entre as camadas. Você pode ficar tentado a ir para o outro lado e aquecer seu filamento o mais quente possível, mas isso o levará a todos os tipos de novos problemas que você pode pesquisar no Google! Alerta de spoiler:impressões confusas, saliências ruins e baixa qualidade geral.

Mas, em geral, se você deseja melhorar a resistência da sua impressão, definir a temperatura um pouco mais alta fará com que a nova camada de plástico extrudado se ligue muito melhor à anterior.

Orientação da peça

É sempre importante ter em mente que as peças impressas em 3D serão mais fortes no plano paralelo à mesa de impressão e mais fracas no plano vertical. Ao posicionar seu design dentro do slicer, sempre pergunte a si mesmo em quais direções ele será contatado e a quais forças ele será submetido.

Se você não tem certeza sobre a resposta, considere o caso de um cilindro oco chato e provavelmente inútil*.

Se você imprimi-lo na orientação vertical, o objeto será uma sequência de círculos sobrepostos. Se você agarrá-lo em cada extremo e tentar dobrá-lo, será muito fácil quebrar o cilindro.

*Eu provavelmente deveria mencionar que ao longo da história, os cilindros provaram ser úteis. Isso está claramente fora do escopo do artigo de hoje, então deixarei a prova para o leitor.

Você pode ser tentado a pensar que é incrivelmente forte, e talvez seja, mas também deve estar ciente do fato de que imprimiu um cilindro muito fraco.

Se você ainda tiver algum filamento sobressalente e optar por imprimi-lo na orientação horizontal, notará que a peça é mais difícil de quebrar devido à forma como as linhas de filamento são extrudadas.

A desvantagem desse posicionamento é que você pode ter que adicionar suportes à impressão devido aos ângulos que essa orientação criou.

Por que tudo tem que ser uma troca na impressão 3D? Não existe almoço grátis neste hobby!

Use filamentos mais fortes

Embora este possa parecer óbvio, utilizar um tipo diferente de filamento pode fazer maravilhas em termos de força geral.

No entanto, nem todas as impressoras são capazes de imprimir com todos os filamentos que existem, mas definitivamente existem algumas alternativas que você pode usar mesmo em impressoras acessíveis, como a Ender 3.

Policarbonato e Nylon são considerados os filamentos mais fortes atualmente disponíveis, e se sua impressora puder lidar com eles e você precisar de uma impressão extremamente forte, imprima seu objeto com eles.

Se você estiver imprimindo com PLA, experimente o PETG, pois é fácil de trabalhar e também é um pouco mais flexível e muito mais resistente ao calor.

Como tornar as peças impressas em 3D mais fortes

Aqui está um resumo rápido sobre como imprimir seu modelo de forma que sua força seja aumentada:

1. Escolha um padrão de preenchimento forte (geralmente favo de mel).
2. Aumente a porcentagem de preenchimento (acima de 50% começará a gerar retornos decrescentes significativos).
3. Aumente a espessura da parede ou da casca externa.
4. Aumente a temperatura de impressão em incrementos de 5°C até encontrar a melhor.
5. Mude a orientação da impressão para que as linhas da camada fiquem paralelas às forças que serão exercidas sobre ela.

Conclusão

Como você pode ver, há muitas coisas que podemos fazer para melhorar a força geral de nossos objetos e superar uma fraqueza inerente da tecnologia que escolhemos.

Se o futuro do mundo depende de você ser capaz de imprimir um forte Benchy mas você não tem tempo para ler o artigo completo, basta fazer o seguinte.

Boa impressão!

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