Quais materiais são usados ​​na impressão 3D?

Com as constantes invenções tecnológicas, mais materiais são usados ​​para impressão 3D. O mercado de impressão 3D não está mais limitado a polímeros, pois existem vários materiais para explorar.



Plásticos, metais e cerâmicas podem produzir uma gama diversificada de produtos para atender a diferentes aplicações. Você sabia que até óleo de soja, chocolate e papel molhado também podem fazer impressões 3D? Continue lendo para descobrir como escolher esses materiais e quais você não pode usar.

Quais materiais são usados ​​na impressão 3D?

Vamos ver as características cruciais e as desvantagens dos diferentes materiais usados ​​na impressão 3D.

Nilon

O nylon é uma poliamida termoplástica sintética e é a substância plástica mais popular usada para impressão 3D. O que o torna a escolha ideal para impressões 3D é sua flexibilidade, baixo atrito e durabilidade. Este material também é uma escolha comum para têxteis e acessórios.

O filamento de nylon (veja na Amazon) é uma opção ideal para geometrias complicadas ou delicadas. É usado principalmente como um material de filamento em impressoras 3D de fabricação de filamentos fundidos ou modelagem de deposição fundida. É barato e um dos materiais plásticos mais resistentes.

Prós

• É um material durável.
• Tem uma boa relação resistência-flexibilidade.
• Tem deformação mínima.
• É fácil tingir ou colorir.

Contras

• É higroscópico, portanto, precisa ser mantido seco.
• Tem uma vida útil de um ano.
• Ele pode encolher durante o resfriamento, tornando as impressões menos precisas.
• Não é compatível com todas as impressoras.

Plástico ABS

Este material de filamento termoplástico é a melhor escolha para uso como filamento de impressora 3D. O ABS também é um dos materiais mais usados ​​para impressão 3D doméstica e pessoal.



O ABS é uma boa opção para engenheiros e fabricantes que precisam de protótipos de produtos de alta qualidade.

Prós

• O ABS é de fácil acesso.
• Tem um preço acessível (veja na Amazon).
• Ele vem em várias cores.
• É mais durável que o nylon.

Contras

• Ele precisa de uma cama aquecida durante a impressão.
• É provável que deforme se for resfriado durante a impressão devido ao seu alto ponto de fusão.
• Não é biodegradável.
• Emite gases tóxicos e malcheirosos em altas temperaturas.

Poliestireno de alto impacto (HIPS)

Este material é utilizado em impressoras FDM como estrutura de suporte. Sua facilidade de uso pode ser comparada ao ABS. No entanto, os dois diferem em sua capacidade de se dissolver. Por exemplo, HIPS é completamente solúvel em limoneno.

Prós

• É fácil de cortar.
• Pode fazer modelos complicados e como material de apoio.
• É leve e suave.
• É resistente a impactos e à água.
• É acessível (veja o preço na Amazon).

Contras

• Pode entupir o tubo de entrega e os bicos da impressora sem o fluxo de calor adequado.
• Produz gases com cheiro desagradável.

Resina

Aqui está outra escolha comum para impressão 3D. Os materiais de resina são normalmente usados ​​nas tecnologias DLP, SLA, CLIP e Multijet. Vários tipos são compatíveis com a impressão 3D, incluindo resina resistente, resina moldável, resina flexível e muito mais.

Prós

• A resina pode ser usada em várias aplicações.
• A resina tem baixo encolhimento.
• É altamente resistente a produtos químicos.

Contras

• A resina é bastante cara (veja o preço na Amazon).
• A resina expira.
• Alta fotorreatividade, portanto, precisa de armazenamento adequado.
• Pode polimerizar prematuramente se exposto ao calor.

Ácido Polilático (PLA)

O PLA vem de recursos renováveis, como amido de milho e cana-de-açúcar. É uma escolha típica em instituições de ensino devido à sua facilidade de impressão e segurança. Além disso, o PLA é aplicável na impressão de mesa FDM.

Prós

• Baixa distorção, portanto, sem esforço para imprimir.
• O PLA pode ser impresso em uma superfície fria.
• O PLA é adequado para imprimir recursos e cantos mais nítidos do que o ABS.
• O PLA está disponível em várias cores (veja na Amazon).

Contras

• O PLA não é muito resistente.
• Pode deformar com a exposição ao calor extremo.

Ouro e Prata

Esses filamentos de metal são processados ​​em forma de pó e são alguns dos mais resistentes para uso em impressão 3D. Eles são usados ​​principalmente para fazer jóias. Os processos de impressão usados ​​com esses filamentos de metal incluem Sinterização Direta a Laser de Metal e Fusão Seletiva a Laser.

Prós

• Alta condutividade elétrica.
• À prova de calor e durável.

Contras

• Muito caro.
• Demoro e tedioso para aperfeiçoar.
• Alta refletividade e condutividade térmica, dificultando o trabalho.
• Requer temperatura extremamente alta, portanto, não é adequado para impressão em impressoras 3D FDM típicas.

Aço inoxidável

Fusão e sinterização a laser (ver impressora 3D) são os métodos utilizados na impressão com aço inoxidável. Este material trabalha com dois tipos de tecnologias:DMLS e SLM. Dado que o aço inoxidável é bom para construir materiais resistentes e trabalhos detalhados, é ideal para coisas como chaveiros, parafusos e miniaturas, entre outros.

Prós

• É tratável termicamente para aumentar a dureza e a resistência.
• É ideal para aplicações de alta resistência.
• É altamente resistente à corrosão.
• Tem alta ductilidade.

Contras

• É demorado imprimir.
• Não é econômico.
• Tamanho de impressão limitado.

Titânio

Este é o material de impressão 3D mais leve e forte e tem uma rugosidade de superfície moderada. O titânio é impresso via Sinterização Direta a Laser de Metal. A principal aplicação dos filamentos de titânio é em campos de alta tecnologia como medicina, exploração espacial e indústria aeroespacial.

Prós

• Oferece mais resolução e complexidade no design.
• É adequado para aplicações de alta precisão.
• É resistente à corrosão e biocompatível.

Con

• É muito caro.

Cerâmica

A cerâmica pode suportar pressão e temperatura extremas sem deformar ou quebrar. É menos provável que seja corroído e não se desgasta facilmente. Portanto, é mais duradouro do que metais e plásticos.

A cerâmica é normalmente usada com tecnologia Binder Jetting, Stereolithography e DLP (Digital Light Processing).

Prós

• Eles são adequados para trabalhos de alta precisão.
• Eles fornecem acabamentos suaves e brilhantes.
• Eles são altamente resistentes ao calor, ácido e lixívia.
• Eles vêm em várias cores.

Contras

• A cerâmica requer temperaturas muito altas para derreter.
• Eles não são ideais para processos de envidraçamento e forno.
• Eles são frágeis, portanto, não são adequados para componentes intertravados e fechados.
• Não é excelente para procedimentos de montagem de peças.

Tereftalato de polietileno (PET/PETG)

O PET é outro material plástico frequentemente usado para impressões 3D empregadas em processos de termoformagem. Ele também pode criar resinas de engenharia quando combinado com outras substâncias como fibra de vidro.



Na impressão 3D, o PETG é mais comum que o PET, pois o primeiro contém glicol modificado. Como resultado, é mais claro, menos quebradiço e menos extenuante de usar do que o PET. O filamento (veja na Amazon) funciona com as tecnologias FFF e FDM.

Prós

• O material é durável.
• É reciclável e resistente a impactos.
• É esterilizável.
• Tem excelentes propriedades de adesão.
• Altamente resistente à temperatura e resistente.
• É fácil imprimir.

Contras

• Degrada sob luz UV.
• A superfície tende a arranhar.
• Requer testes adicionais com parâmetros de impressão 3D.

Qual ​​é o material de impressão 3D mais comum?

De todos os materiais de impressão 3D em uso, o plástico é o mais popular . É adorado por muitas aplicações diferentes, incluindo a fabricação de utensílios domésticos, brinquedos impressos em 3D, utensílios de mesa, figuras de ação e vasos.

O plástico está disponível em tons transparentes e vibrantes, sendo o verde limão e o vermelho os mais comuns. Esses filamentos são embalados em carretéis e podem vir em acabamento fosco ou brilhante.

Dada a sua firmeza, suavidade, flexibilidade e cores brilhantes, sua popularidade é fácil de compreender. Sem mencionar que é uma opção relativamente acessível em comparação com outros materiais de impressão 3D.

Os produtos de consumo de plástico normalmente usam impressoras FDM. O processo envolve a fusão e moldagem de filamentos termoplásticos em diferentes formas sequencialmente. Os tipos mais comuns de plásticos para impressão 3D incluem:

• PL , que é um dos materiais mais ecológicos usados ​​em impressoras 3D. Está disponível em formas duras e macias. Plásticos feitos de ácido polilático provavelmente serão os mais preferidos na impressão 3D nos próximos anos.
• Filamento ABS está disponível em várias cores e é popular em adesivos e fabricação de brinquedos. Também é usado para vasos e joias.
• Álcool Polivinílico Plástico: é uma escolha típica para impressoras domésticas acessíveis. Embora não seja ideal para produtos que exigem alta resistência, é uma boa opção para produtos de uso temporário.
• Policarbonato: é o plástico menos usado na impressão 3D. Funciona apenas em impressoras 3D operando em altas temperaturas e com bicos. É usado na fabricação de bandejas de moldagem e prendedores de plástico acessíveis, entre outros.

Itens de plástico feitos em impressoras 3D vêm em várias formas e consistências, de planas e redondas a ranhuras e malhas.

Quais materiais não podem ser impressos em 3D?

Você não pode imprimir materiais incapazes de derreter em um estado semilíquido capaz de ser extrudado. Veja a operação de impressoras 3D FDM, por exemplo. Essas impressoras derretem substâncias termoplásticas de um carretel, com uma tolerância apertada de ± 0,05 ou inferior.

Materiais que queimam em altas temperaturas em vez de derreter são difíceis de extrudar através do bocal.

Podemos usar a Sinterização Seletiva a Laser para unir metais em pó em modelos sólidos.

Desde que você possa atender às tolerâncias e ao estado semilíquido, deve ser possível imprimir essa substância. Aqui estão alguns materiais que você não pode usar para impressão 3D:

• Madeira simples ou produtos de madeira (no entanto, você pode combinar grãos de madeira com PLA e usá-los para impressão 3D).
• Tecidos/roupas.
• Papel seco.
• Rochas e solo - embora você possa derreter rochas vulcânicas em um estado derretido.
• Couro e produtos de origem animal.

Escolhendo o material de impressão 3D certo

Ao imprimir modelos 3D, você deve primeiro considerar seu tipo de material. Já vimos as vantagens, deméritos e aplicações de diferentes materiais de impressão 3D acima.

Vamos fazer um exame mais apurado para ver o que procurar neles.

• Resistência à tração

Isso se refere à resistência do seu material ao rompimento sob tensão. Ele não apenas indica a ductilidade de um material, mas também pode denotar sua resistência. Algumas substâncias quebram bruscamente, enquanto as mais dúcteis, como metal e plástico, sofrem deformação antes de se partirem.

Componentes mecânicos, estruturais e estáticos precisam de materiais de alta resistência, pois quebras são inaceitáveis. Exemplos de setores que exigem materiais de alta resistência são construção, aviação e automotivo. Atualmente, a impressão 3D oferece modelos de tração semelhantes ou até maiores do que os plásticos moldados por injeção anteriores, como ABS e polipropileno.

• Módulo de Young

Isso denota a resistência de um material às mudanças de comprimento sob tensão de tração. Materiais rígidos têm um alto módulo de Young e são mais resistentes a mudanças. Ao selecionar materiais para componentes estruturais e mecânicos, um alto módulo de Young é crucial.

• Alongamento

O alongamento é a extensão do alongamento de um material exatamente no ponto de ruptura. Materiais rígidos, como plásticos duros quebradiços, geralmente têm um baixo alongamento, enquanto materiais macios e elásticos se esticam várias vezes antes de quebrar.

O alongamento é necessário para arquitetura e construção, onde as estruturas precisam se deformar visivelmente em vez de se romper repentinamente.

• Resistência à Flexão

A resistência à flexão também é a resistência à quebra de um material sob carga, como a resistência à tração. No entanto, as cargas diferem com a resistência à flexão englobando a flexão. Portanto, reflete na resistência à tração e compressão de um material.

A maioria dos plásticos tem forças de tração e flexão alinhadas. Alguns materiais com uma estrutura homogênea têm as mesmas resistências à tração e à flexão. O SLA é homogêneo, o que é uma vantagem sobre outras tecnologias de impressão 3D. Isso ocorre porque os componentes têm força análoga, independentemente da orientação.

• Módulo de Flexão

Isso se refere à resistência de um material à flexão. Os materiais rígidos têm um módulo alto, enquanto os elásticos têm um módulo baixo. O módulo de flexão e o módulo de Young também têm uma relação próxima.

O módulo de flexão é vital na construção de molas de aço, especialmente molas de lâmina, e em peças estruturais ou vigas de suporte.

• Força de impacto

Os materiais têm respostas diferentes à carga estática e ao impacto repentino. A resistência ao impacto influencia muito a tenacidade de um material. Materiais frágeis têm tenacidade mínima devido à deformação limitada que podem suportar. A temperatura também afeta a tenacidade, com baixos níveis de calor reduzindo a tenacidade de um material.

Esse fator é crucial em diversas aplicações, como na confecção de óculos de proteção e escudos.

• Absorção de Água

Os materiais plásticos absorvem alguma água em condições húmidas ou submersas. Apesar de alguns plásticos terem uma higroscopia mais alta do que outros, a diferença mínima pode ser irrelevante em produtos plásticos acabados. No entanto, é uma consideração crucial para a resistência ao calor em peças plásticas e processamento de matérias-primas.

Quando os materiais plásticos são aquecidos acima de aproximadamente 150°C, a presença de umidade resulta em hidrólise. Isso então causa a quebra de moléculas de cadeia longa para cadeia curta, enfraquecendo assim o material. Se isso ocorrer antes da impressão 3D, enfraquece o material, resultando em produtos de baixa qualidade. Portanto, você deve armazenar matérias-primas com alta capacidade de absorção de água em condições secas.

Novos materiais de impressão 3D inovadores

As impressoras 3D não estão mais se especializando em plásticos. Algumas das mais recentes impressoras 3D são compatíveis com materiais reciclados.

Por exemplo, um designer desenvolveu uma impressora 3D capaz de usar fibras de papel molhadas . É resistente, duradouro e oferece uma boa solução para materiais plásticos. Além disso, fornece um sistema cíclico eficiente, pois pode reciclar produtos acabados uma vez que envelhecem.

A indústria alimentícia possui algumas das mais recentes inovações em impressão 3D. A empresa Universal Favorite desenvolveu um molde impresso em 3D para a criação de uma linha de chocolates única.

Novos polímeros para impressão 3D de implantes médicos estão em ascensão. Por exemplo, Evonik , uma marca de especialidades químicas, lançou um filamento PEEK de grau de implante. Segundo eles, este novo material é o filamento pioneiro à base de PEEK utilizável em cirurgia bucomaxilofacial e ortopedia.

Conclusão

O guia de materiais de impressão 3D acima facilitará a escolha do material certo para sua tarefa. Com a diversificação da indústria de impressão 3D e do mundo, filamentos adicionais estarão disponíveis para uso.

Escolher os materiais certos é fundamental para uma impressão 3D eficiente. Com uma boa compreensão dos diferentes materiais disponíveis para impressão 3D, as operações podem se tornar rápidas e produzir produtos de alta qualidade.