Escolhendo o melhor processo de prototipagem rápida

“Prototipagem rápida” (RP) refere-se à fabricação rápida de produtos físicos usando CAD (Computer Aided Design) durante a fase de projeto do ciclo de vida do produto. Ele pode ser usado em todo o processo de design, desde a criação do conceito até o teste final. A prototipagem rápida eficaz ajuda os engenheiros a evitar possíveis armadilhas desde o início, melhora a qualidade geral de um produto e acelera a entrada no mercado. A prototipagem rápida também pode reproduzir rapidamente geometrias complexas diretamente de um arquivo CAD sem a necessidade de ferramentas.

Existem dois tipos de protótipos:baixa fidelidade e alta fidelidade. Protótipos de baixa fidelidade são maquetes brutas usadas nos estágios iniciais do ciclo de projeto para ajudar designers e engenheiros a entender a forma e a função de um conceito, permitindo que eles melhorem rapidamente os projetos. Os protótipos de alta fidelidade são representações quase exatas de um projeto final, usados ​​para validar o desempenho, a aparência e a ergonomia do produto.

A prototipagem rápida é um dos principais benefícios da aditivação, mas é difícil saber qual tipo de impressão 3D usar. Para aliviar a pressão de selecionar um processo de prototipagem rápida para um determinado produto, dividimos seis dos métodos mais comuns.

Modelagem de Deposição Fundida (FDM)

Durante o Fused Deposition Modeling (FDM), um bico de impressão aquecido derrete material termoplástico como policarbonato ou ABS dentro de seu barril e então extruda o material liquefeito, camada por camada, ao longo de um caminho de ferramenta definido. O FDM existe há muitos anos e é uma das tecnologias de prototipagem mais comuns porque é fácil, seguro de usar e pode produzir peças relativamente fortes a um preço moderado a baixo.

Infelizmente, o FDM não é conhecido por sua integridade estrutural. O processo geralmente produz peças porosas, com resistência não uniforme e com capacidade limitada de teste funcional. O FDM também é mais lento que a estereolitografia ou a sinterização seletiva a laser. Ainda assim, os engenheiros devem considerar o FDM uma opção viável durante o estágio de desenvolvimento do produto, pois fornece um meio econômico para prototipagem rápida.

Estereolitografia (SLA)

A estereolitografia (SLA) é a escolha de prototipagem rápida testada e comprovada para muitas equipes de projeto e engenharia. Durante esse processo, um laser de luz UV controlado por computador rastreia cada fatia 2D de uma peça na plataforma de construção, curando uma resina fotopolimérica líquida. Cada camada concluída adere à próxima e o processo é repetido até que uma parte completa seja formada. É rápido, acessível e amplamente disponível. Os protótipos de SLA são comumente usados ​​para dispositivos e modelos médicos.

Como o SLA não exige resinas de engenharia, os protótipos feitos por esse processo tendem a ser mais fracos e impróprios para testes extenuantes. Além disso, os raios UV podem se degradar com o tempo e quando expostos à umidade. No entanto, as peças SLA têm um acabamento superficial muito melhor do que o FDM devido à resolução mais alta do laser e à aparência reduzida das linhas de camada. Os engenheiros devem considerar a prototipagem com SLA para peças de uso limitado com designs complexos ou requisitos de superfície mais altos.

Síntese de luz digital (DLS)

A síntese de luz digital (DLS) da Carbon usa um processo fotoquímico para construir peças. A luz é projetada através de uma janela permeável ao oxigênio e desce para uma cuba de resina curável por UV. Em seguida, um dispositivo digital projeta uma sequência de imagens UV na resina, a parte se solidifica camada por camada e a parte inteira é formada. A peça impressa é assada em um forno de convecção forçada e a aplicação de calor confere às peças impressas DLS suas propriedades mecânicas excepcionais.

Esse processo é ideal para desenvolver protótipos de alta fidelidade e peças pequenas e isotrópicas, pois o processo de impressão é contínuo. As peças impressas DLS são semelhantes em resistência e propriedades mecânicas às peças produzidas por moldagem por injeção. O DLS também é compatível com uma ampla variedade de materiais de nível industrial, tornando-o ideal para várias iterações de peças.

No entanto, o DLS não é o melhor processo de prototipagem para imprimir peças maiores do que a palma da mão e os engenheiros podem ter que repensar seus projetos para dar conta dos suportes desse processo. Além disso, normalmente é mais caro do que outros processos de prototipagem disponíveis e não possui um grande volume de compilação.

Sinterização seletiva a laser (SLS)

A Sinterização Seletiva a Laser (SLS) usa um poderoso laser controlado por computador para sinterizar várias camadas de material em pó, normalmente à base de nylon, em um sólido. Além do nylon, o SLS é compatível com pós elastoméricos de TPU que são mecanicamente semelhantes aos termoplásticos. Este processo de prototipagem rápida é particularmente adequado para a criação de peças de hardware de automóveis.

Os protótipos construídos com SLS são mais resistentes, duráveis ​​e mais adequados para testes funcionais do que aqueles construídos com SLA. Esse processo também é mais versátil que o SLA, pois pode ser feito com uma ampla variedade de materiais, mantendo a resistência uniforme. No entanto, os produtos impressos em SLS são porosos, menos detalhados, mais caros e levam mais tempo para serem produzidos.

Multi Jet Fusion (HP MJF)

Multi Jet Fusion (HP MJF) é uma tecnologia de leito de pó que cria seções transversais 2D usando cabeças de jato de tinta para depositar um agente de fusão em uma camada de pó que é então fundida por uma lâmpada infravermelha. As peças são então escavadas da caixa de construção e jateadas para remover o excesso de pó.

O HP MJF é rápido, cerca de três dias mais rápido em média que o SLS. Este processo pode produzir protótipos funcionais, quimicamente resistentes e altamente densos em apenas um dia. Isso o torna ideal para aplicações estanques, gabinetes e outros protótipos que possuem montagens complexas. Os protótipos também podem ser feitos em cores, permitindo que os designers também testem a estética de um produto. No entanto, o HP MJF só pode ser usado com nylon PA12 e não promete alta precisão na criação de pequenos recursos.

PolyJet

Durante o processo de impressão PolyJet, um cabeçote de impressão borrifa uma camada de resina fotopolímero em uma matriz de gel e procede à cura da resina sob luz ultravioleta. Isso produz camadas de material ultrafinas e incrivelmente suaves que podem dar ao seu protótipo um acabamento de superfície superior. Além disso, o cabeçote de impressão pode ejetar gotículas de diferentes materiais, permitindo que você crie protótipos multimateriais em uma única impressão.

No entanto, a PolyJet compartilha muitas das vulnerabilidades do SLA. Os protótipos construídos com esse processo não são muito fortes e podem se degradar devido à sensibilidade aos raios UV. Ainda assim, se os engenheiros estão procurando um processo de prototipagem rápido que seja compatível com muitos materiais e produza uma impressão elegante e de alta resolução, o PolyJet pode ser uma opção adequada.

Crie protótipos melhores com consultoria especializada

Escolher o melhor processo de prototipagem rápida pode parecer esmagador. Ao equilibrar restrições orçamentárias, cronograma, requisitos físicos e outros fatores críticos, os engenheiros podem começar a se concentrar no processo de prototipagem rápida que é melhor para seu projeto. A parceria com um parceiro de fabricação especializado pode ajudar a garantir que você esteja fazendo a escolha certa.

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