Por que as impressoras 3D são tão lentas?

Imprimir um modelo detalhado em uma impressora 3D pode levar muito tempo:dependendo da sua própria impressora e dos requisitos do seu modelo, uma única impressão pode levar mais de 24 horas. Então, por que está demorando tanto? O que impede essa tecnologia de fazer modelos em minutos? E o que você pode fazer para acelerar suas impressões?

Neste artigo, examinarei essas questões em detalhes na esperança de que elas sejam úteis para seus futuros empreendimentos.

As impressoras 3D trabalham montando camada sobre camada de material e, portanto, têm limitações físicas sobre a rapidez com que essas camadas podem ser depositadas no produto atual. As impressoras à base de filamentos precisam depositar seu material centímetro a centímetro com engenhocas mecânicas, que tendem a torná-las visivelmente mais lentas do que algumas das impressoras à base de resina para impressões maiores, pois as impressoras à base de resina dependem da luz e algumas podem imprimir uma camada inteira em uma vez.

Há mais fatores a serem considerados ao comparar essas tecnologias. No entanto, existem algumas coisas que você pode fazer para acelerar o processo.

Impressoras FDM vs Resina

Enquanto outros métodos de construção podem levar minutos para fazer uma peça, o método camada por camada que as impressoras 3D usam as torna inerentemente mais lentas devido às limitações físicas inerentes à tecnologia, tanto para Fused Deposition Modeling (FDM) quanto para Resin- Impressoras baseadas.

As impressoras FDM (modelagem por deposição fundida) contam com material termoplástico que é aquecido, extrudado e depositado no modelo atual por meio de um bico, que é movimentado com precisão por meio de um conjunto de peças motorizadas.

As impressoras à base de resina usam luz UV para curar um conjunto de material fotopolímero e criar objetos sólidos. Existem também diferentes tecnologias para impressoras de resina:a estereolitografia usa um único laser que cobre uma pequena área desenhando a camada análoga às impressoras FDM, enquanto o processamento de luz digital (DLP) e o display de cristal de luz (LCD) usam projetores e telas LCD retroiluminadas para fornecer a fonte de luz UV.

Explicar em detalhes todas as diferenças com essas técnicas e quando e onde é melhor usar uma sobre a outra merece um artigo próprio, mas para o nosso tópico atual, a essência é esta:

As impressoras FDM precisam movimentar peças mecânicas pesadas (motores, bocais, engrenagens da extrusora, etc.) com incrível precisão. Para movimentar e parar o mecanismo, ele requer muita energia, mas mesmo que algumas das peças possam ir mais rápido (como os motores), geralmente resulta em fortes vibrações que comprometeriam os resultados. Além disso, dependendo do material do filamento que você está usando, pode levar mais tempo para derreter, depositar e solidificar.

Por outro lado, as impressoras SLA são mais rápidas do que suas contrapartes FDM porque o laser se move mais rapidamente do que os motores de passo. As impressoras LCD e DPL são ainda mais rápidas, imprimindo camadas inteiras de uma só vez. Isso se torna cada vez mais perceptível em peças maiores ou mais bem definidas, porque cada camada leva aproximadamente o mesmo tempo.

Vale ressaltar também que após a finalização do modelo, a resina residual precisa ser limpa manualmente da superfície da peça final, levando a um tempo e esforço adicionais.

Além dos aspectos mecânicos das próprias impressoras, o software também desempenha seu papel quando se trata da velocidade de suas impressões. As configurações do programa slicer podem significar a diferença entre uma impressão de 1 hora e 3 horas, e isso é algo em que você pode trabalhar para acelerar o processo para a impressora 3D de mesa comum, enquanto está ciente das compensações que você toma pelo seu tempo.

Como aumentar a velocidade de uma impressora 3D

Muito pode ser feito para aumentar a velocidade do software e vamos cobrir as principais configurações para isso. O restante do artigo assumirá que estamos lidando com uma impressora FDM (a menos que seja indicado o contrário), pois elas são, em geral, as mais populares.

Velocidade de impressão

Nos modelos FDM, a velocidade de impressão define a velocidade (em mm/s) na qual a extrusora se move. Essa configuração pode ser modificada em todas as segmentações e é um dos principais parâmetros que levam a tempos de impressão menores. No entanto, existem limitações mecânicas em todas as impressoras, o que significa que você não pode aumentar sua velocidade de impressão indefinidamente sem sacrificar a qualidade geral da peça resultante. Existem outras limitações, como a taxa na qual sua extrusora pode derreter o plástico. A maioria das impressoras trabalha em torno de 50 mm/s por padrão, mas dependendo das especificações, elas podem chegar a 750 mm/s ou até mais. Também vale a pena mencionar que as impressoras podem funcionar em velocidades diferentes, dependendo de qual parte do modelo a impressora está imprimindo no momento.

Como referência, estas são algumas coisas a serem lembradas relacionadas à velocidade de impressão:

1. Aumentando a velocidade da parede externa pode comprometer a qualidade da superfície, o que significa que só é recomendado quando a aparência geral do modelo é de pouca importância.
2. Aumentando a velocidade nas paredes internas e a velocidade de preenchimento pode afetar a resistência e durabilidade da peça; se isso for de pouca preocupação, acelerar esse parâmetro é uma possibilidade .
3. Velocidade superior/inferior é a velocidade com que as camadas superior e inferior são impressas; comprometer essas camadas pode ser problemático, portanto, velocidades mais lentas são recomendadas para aumentar a confiabilidade do fechamento dessas camadas.
4. A velocidade de preenchimento de suporte determina a velocidade com que os suportes são impressos. Como as estruturas de suporte geralmente não precisam de alta qualidade, valores mais altos podem ser uma boa ideia para acelerar o processo.
5. E velocidade da interface de suporte é a velocidade com que os telhados e fundos de suporte são impressos. Como essas camadas podem afetar a qualidade da superfície em contato com elas, é recomendável usar parâmetros conservadores.

Velocidade de viagem

A velocidade de deslocamento afeta a rapidez com que a cabeça se move quando não está extrudando o filamento. Aumentá-lo pode economizar muito tempo, mas pode resultar em problemas como deslocamento de camada, o que pode arruinar toda a impressão. A melhor maneira de encontrar a velocidade de deslocamento ideal para sua máquina é encontrar as informações do fabricante e, mais importante, como praticamente todas as configurações desta lista, brincar com as configurações de algumas impressões de teste, aumentando lentamente até encontrar a velocidade certa que não comprometa seus projetos. Cintos frouxos tendem a ser o principal motivo para mudanças de camadas, portanto, certifique-se de apertá-los regularmente.

Velocidade de retração

Nas máquinas FDM, isso afeta a rapidez com que a impressora puxa o filamento antes que ele comece a se mover novamente. Se for deixado muito lento, resultará em encadeamento, mas se for definido muito rápido, pode causar trituração do filamento, o que causa danos à sua extrusora e perda de filamento, além de outros problemas, portanto, é aconselhável executar alguns testes de impressão.

Reduzindo o preenchimento

O preenchimento é o que está dentro das paredes internas do modelo impresso. Os cortadores usam padrões diferentes para preencher o volume dos modelos 3D e padrões diferentes levam a diferentes propriedades de tração. A redução da porcentagem de preenchimento leva a impressões mais rápidas, menor consumo de filamento e peças menos resistentes.

Este parâmetro pode ir de 0% (o que implica que não há nada entre as paredes do modelo) a 100% (as paredes estão completamente preenchidas com material). Vale ressaltar que o benefício marginal de aumentar essa configuração acima de 30% quase sempre não compensa o tempo extra.

Para impressoras LCD ou DPL que imprimem camadas inteiras em cada iteração, o preenchimento não afeta muito o tempo que leva para fazer a peça, mas para impressoras FDM e SLA esse valor é um dos principais impulsionadores dos tempos de impressão e consumo de filamento.

Reduza o número de conchas/paredes

As conchas são o número de camadas que compõem o contorno da estampa. Aumentá-los tornará a parede externa mais espessa e tornará sua impressão 3D mais forte. Se você também planeja lixar a impressão para deixá-la mais bonita, é sempre uma boa ideia colocar algumas paredes extras.

Aumente a altura da camada

A altura da camada define o quão pequena cada camada é no eixo Y e é o principal determinante da precisão dos detalhes do modelo e da aparência geral. No entanto, é um dos principais drivers do tempo que leva para imprimir qualquer coisa. Se o acabamento de uma peça é de pouca importância ou se for grande o suficiente, escolher uma altura de camada mais alta é um truque útil para reduzir o tempo necessário para imprimir qualquer coisa.

Uma impressão de alta qualidade pode ter valores de 0,1 mm ou até menos. No entanto, tem uma relação inversa de 1-1 com os tempos de impressão:reduzir a altura da camada pela metade dobrará o tempo de impressão.

Minimize o uso de suportes

No FDM cada camada deve ser depositada em cima de algo, seja a superfície da placa de construção ou outra camada de filamento. Se o modelo tiver seções nas quais algumas camadas começariam a imprimir no ar, todo o processo falharia.

Os suportes podem levar muito tempo para serem feitos e às vezes são inevitáveis, mas você pode se surpreender com o quanto pode conseguir com alguns truques:girar e ajustar o modelo para permitir que ele seja impresso sem a necessidade de suporte, ou apenas reduzir a quantidade de suporte necessária pode reduzir significativamente a quantidade de tempo. Como regra geral, tente girar o modelo para minimizar a superfície com ângulos de mais de 45 graus.

Camadas adaptáveis

Em poucas palavras, as camadas adaptáveis ​​permitem a impressão com alturas de camada variáveis, permitindo que seu slicer a diminua automaticamente sempre que detalhes mais finos forem necessários ou a aumente sempre que a forma de uma seção permitir. Imprimir com esta configuração permite acelerar o processo sem sacrificar muito a qualidade; porém tem suas limitações:se você precisar de uma peça com detalhes altos em toda a extensão ou se tentar imprimir dois objetos diferentes ao mesmo tempo, as camadas adaptativas podem prejudicar a impressão como um todo. Você pode ler mais sobre camadas adaptáveis ​​aqui.

Velocidade das impressoras 3D hoje

No mercado de impressão 3D atual, a grande maioria das impressoras imprime a uma velocidade em torno de 40-50 mm/s, e modelos mais refinados podem chegar a 120-150 mm/s; no entanto, já existem modelos que podem atingir velocidades mais altas:algumas impressoras Voron chegaram a 1000 mm/s! (mas ainda é difícil, para dizer o mínimo). O mercado de impressoras 3D está em constante evolução a taxas muito altas e podemos esperar avanços futuros em tecnologia que permitirão impressões mais rápidas e confiáveis.

Conclusão

Há muito a ter em conta na hora de calcular os tempos de impressão das nossas peças. Não só a tecnologia de impressão e a própria máquina são importantes, mas também a configuração que escolhemos no nosso fatiador preferido. Estes dependem não só da forma e volume de um modelo, mas também dos detalhes estéticos desejados e dos requisitos físicos que necessitamos.

A taxa na qual as impressoras amadores melhoram é surpreendente e pode até chegar um dia em que não teremos que saber nada sobre a configuração adequada de uma impressão. Enquanto isso, precisamos continuar brincando com as configurações para economizar um minuto a mais sem comprometer a qualidade da impressão. Para alguns de nós, este é um dos aspectos mais divertidos e interessantes desta profissão!

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