Guia Definitivo de Impressão 3D: Do Básico às Técnicas Avançadas

A impressão 3D é uma tecnologia de prototipagem e produção digital que fabrica peças plásticas ou metálicas uma camada por vez. Também é conhecida como manufatura aditiva porque o material é gradualmente adicionado para construir a peça, ao contrário de processos de manufatura subtrativos — como usinagem CNC, corte a laser, corte a plasma, jato d'água, estampagem, etc. — que removem material para formar uma matéria-prima.

Embora inventada na década de 1980, a impressão 3D cresceu enormemente em estatura no século 21, com impressão 3D de plástico tornando-se um importante método de prototipagem e manufatura aditiva de metal de alta qualidade agora comum em indústrias como aeroespacial e médica.

Diferentes tipos de impressoras 3D funcionam de maneiras diferentes, embora tipicamente compartilhem certas características fundamentais. Todas as impressoras 3D são controladas por instruções de computador (na forma de G-code) e funcionam transformando matéria-prima — ex: pó metálico, resina líquida ou filamento termoplástico — em uma nova forma, uma camada por vez, até que um objeto 3D completo seja construído.

Embora a manufatura aditiva de qualidade de produção esteja crescendo, impressoras 3D ainda são predominantemente usadas como ferramenta de prototipagem. Isso ocorre porque têm custos iniciais muito baixos, não requerem ferramentaria e são muito rápidas na impressão de itens únicos.

Este guia analisa os fundamentos da impressão 3D, incluindo as principais tecnologias e materiais de impressão 3D, as vantagens da impressão 3D sobre processos comparáveis, e aplicações comuns de impressão 3D.

Tecnologias de Impressão 3D

FDM (Modelagem por Deposição Fundida)

A Modelagem por Deposição Fundida (FDM), às vezes conhecida como Fabricação por Filamento Fundido (FFF), é uma tecnologia de impressão 3D que imprime filamento termoplástico aquecendo-o até estado fundido e depois extrudando-o através de um bico em um cabeçote de impressão móvel.

O FDM funciona extrudando um fluxo constante de material termoplástico de um cabeçote de impressão que se move ao longo de dois eixos (segundo instruções de computador); o material extrudado forma uma forma 2D na mesa de impressão, esfria e finalmente solidifica. O cabeçote de impressão é então elevado incrementalmente para passar à próxima camada 2D, que é impressa sobre a primeira, e este processo se repete até que a forma 3D completa seja impressa.

Devido à sua gama de materiais, acessibilidade e usabilidade em ambientes não industriais, o FDM é a tecnologia de impressão 3D dominante para consumidores e também amplamente usada em ambientes profissionais como ferramenta de prototipagem.

Principais fabricantes de impressoras 3D FDM incluem Stratasys, Ultimaker, MakerBot, FlashForge, Zortrax e LulzBot.

SLA (Estereolitografia)

A Estereolitografia (SLA) é uma forma de fotopolimerização em cuba que usa um feixe de laser para criar formas 3D em uma cuba de resina líquida fotossensível.

O processo SLA funciona movendo um feixe de laser altamente focalizado em um padrão preciso na cuba de resina. Como a resina é fotossensível, o feixe de laser consegue curar e solidificar a resina, mas apenas nas áreas exatas sobre as quais é focalizado. Isso permite que a impressora 3D SLA forme uma forma 2D sólida na resina líquida antes de mover incrementalmente a plataforma de construção para passar à próxima camada. (Uma tecnologia relacionada de fotopolimerização, processamento de luz digital (DLP), usa um projetor em vez de um feixe de laser.)

SLA é um processo de impressão 3D preciso que produz peças plásticas quebradiças com superfície lisa. É usado para prototipagem e em áreas como odontologia e produção de joias.

Principais fabricantes de impressoras 3D SLA incluem Formlabs, Creality, XYZprinting e DWS Systems.

SLS (Sinterização Seletiva a Laser)

A Sinterização Seletiva a Laser (SLS) é uma tecnologia de impressão 3D que usa um feixe de laser para sinterizar partículas de material em pó, tipicamente nylon ou poliamida.

Durante o processo SLS, a mesa de impressão é coberta com uma fina camada de pó. Um laser controlado por computador então desenha uma forma 2D no pó, fundindo partículas e criando uma forma sólida. Uma vez completa uma camada 2D, a mesa de impressão se move em incrementos para permitir a impressão de camadas sucessivas. Como a peça impressa está sempre cercada por pó não sinterizado, não requer estruturas de suporte (um tipo de andaime impresso usado em tecnologias como FDM para manter a peça unida).

SLS é usado tanto em prototipagem quanto em produção de baixo volume. Vantagens incluem liberdade geométrica e a capacidade de imprimir várias peças densamente empacotadas em um único trabalho de impressão.

Fabricantes de impressoras 3D SLS incluem EOS, 3D Systems e Prodways (industrial), bem como Sinterit, Sintratec e Formlabs (desktop).

Multi Jet Fusion (MJF)

Multi Jet Fusion (MJF), desenvolvido pela gigante de impressão HP, é outro processo de fusão de leito de pó para fabricação de peças poliméricas.

É similar ao SLS mas, em vez de usar um laser para sinterizar partículas de pó, deposita uma tinta especial no pó que ajuda a absorver luz infravermelha; luz infravermelha é então direcionada ao pó, causando fusão das partículas.

MJF pode ser considerado uma combinação de SLS e jato de aglutinante (binder jetting) — um processo tipicamente usado para fabricar peças metálicas.

Jato de Material (Material Jetting)

Não deve ser confundido com binder jetting, material jetting é uma família distinta de processos de impressão 3D nos quais cabeçotes de jato de tinta depositam material camada por camada.

O processo de material jetting funciona depositando seletivamente um material fotorreativo na mesa de impressão e depois curando-o com luz UV — semelhante ao SLA, mas sem a cuba de líquido. O processo se repete, camada por camada, até que a peça esteja completa. Algumas impressoras usam jato contínuo enquanto outras usam jato sob demanda.

Impressoras 3D de material jetting tipicamente imprimem com fotopolímeros termofixos líquidos, que podem exibir diferentes propriedades de material.

Principais fabricantes de impressoras 3D de material jetting incluem 3D Systems, Stratasys (PolyJet) e Xjet.

SLM (Fusão Seletiva a Laser)

A Fusão Seletiva a Laser (SLM) é um processo de manufatura aditiva de metal e uma das formas mais importantes de impressão 3D para produção de peças de uso final.

SLM, uma forma de fusão de leito de pó, assemelha-se ao SLS no sentido de que usa um laser direcionado a um leito de pó metálico. No entanto, partículas podem ser totalmente fundidas em vez de apenas sinterizadas, e o processo é usado para processar vários pós metálicos em vez de nylon e poliamida. Outra diferença é que SLM tipicamente requer uma câmara de impressão selada contendo gás inerte. Melhorias na tecnologia SLM tornaram-na uma alternativa genuína a usinagem e fundição.

SLM tem variedade de usos, desde prototipagem rápida de metal até produção de componentes aeroespaciais de uso final e implantes médicos de titânio.

Principais fabricantes de impressoras 3D SLM incluem SLM Solutions e Renishaw.

DMLS (Sinterização Direta a Laser de Metal)

A Sinterização Direta a Laser de Metal (DMLS) é outra forma de manufatura aditiva de fusão de leito de pó para peças metálicas.

DMLS assemelha-se ao SLS no sentido de que usa um laser para sinterizar partículas; no entanto, é usado para metais em vez de nylons. DMLS também assemelha-se ao SLM em muitos aspectos, mas seu laser não funde totalmente a matéria-prima como o SLM faz. Como tal, DMLS é tipicamente limitado a ligas metálicas.

Impressão 3D DMLS é dominada pela EOS, que desenvolveu o processo (e o nome DMLS) na década de 1990.

Binder Jetting (Jato de Aglutinante)

Binder jetting é um processo único de impressão 3D que usa um aglutinante para fabricar peças a partir de pós metálicos, areia ou cerâmica.

O processo de binder jetting funciona cobrindo a mesa de impressão com pó, depois borrifando seletivamente o pó com um aglutinante (uma espécie de cola) para criar uma forma 2D. O aglutinante tipo cola une partículas do pó em vez de, por exemplo, sinterizá-las. A plataforma de construção então se move para permitir que a impressora una a próxima camada, e assim por diante.

Peças de binder jetting tipicamente precisam ser tratadas termicamente ou infiltradas (com outro material) após a impressão, para remover o material aglutinante e fortalecer a peça.

Principais empresas de impressoras 3D binder jetting incluem 3D Systems, ExOne, Desktop Metal, Markforged e HP.

Materiais de Impressão 3D

Filamentos Termoplásticos (FDM)

A grande maioria dos materiais usados em impressão 3D FDM são filamentos termoplásticos disponíveis em carretéis de tamanhos variados. Termoplásticos derretem quando aquecidos e re-solidificam quando resfriados sem mudar sua composição química; isso os torna perfeitos para impressão 3D por extrusão.

Um filamento termoplástico FDM comum para uso geral é o ácido polilático (PLA), que tem baixo ponto de fusão e é ecologicamente correto. Acrilonitrila butadieno estireno (ABS), que tem ponto de fusão mais alto mas extruda mais facilmente, é outra escolha popular. Outros materiais comuns de impressão 3D FDM incluem PETG e PC.

Embora a maioria dos termoplásticos imprimíveis seja rígida, existem alguns filamentos flexíveis FDM como TPE e TPU adequados para peças semelhantes a borracha.

Filamentos Compostos (FDM)

Muitas impressoras 3D FDM são capazes de imprimir termoplásticos reforçados com aditivos como fibra de vidro ou carbono. Estes materiais podem ter resistência muito superior a termoplásticos comuns (embora, como as peças de vidro ou fibras picadas são orientadas aleatoriamente, os materiais são tipicamente mais fracos que fibras contínuas impressas, que requerem tecnologia de impressão dedicada e cara).

Resinas Líquidas (SLA, DLP)

Materiais para processos de fotopolimerização em cuba como SLA e DLP vêm na forma de resinas fotossensíveis líquidas que contêm monômeros, oligômeros e fotoiniciadores. Estas resinas são curadas por uma fonte de luz para criar peças impressas sólidas.

Diferentes resinas existem para atender diferentes necessidades — por exemplo, algumas são totalmente transparentes, enquanto outras oferecem maior nível de resistência a impacto — mas não têm nomes universais como termoplásticos. Em vez disso, diferentes produtores de resinas de impressão 3D produzem diferentes misturas de resina que frequentemente têm rótulos simples como "resina padrão" ou "resina clara".

Pós de Nylon/Poliamida (SLS)

O material de impressão 3D SLS mais amplamente usado é o nylon, um termoplástico de engenharia que produz peças impressas 3D fortes, rígidas e duráveis.

Impressoras 3D SLS sinterizam nylon em forma de pó, e existem alguns tipos diferentes de pó de nylon (e outros pós) que podem ser impressos. Nylon 12 é um bom material para uso geral em peças e prototipagem, enquanto Nylon 11 é particularmente forte e dúctil. Nylon com alumínio e TPU são outras opções de pó SLS.

Pós Metálicos (SLM, DMLS)

Processos de manufatura aditiva de metal como SLM são compatíveis com pós metálicos que podem ser fundidos pelo feixe de laser da impressora. Estes pós são frequentemente feitos por atomização a gás, que produz partículas esféricas que fluem facilmente.

Uma ampla variedade de metais estão disponíveis como pós de impressão 3D para SLM e outros processos de fusão de leito de pó. Incluem ligas de titânio de alta resistência e alta temperatura; ligas de alumínio; aços inoxidáveis; ligas de cobalto-cromo; e ligas de níquel.

Software de Impressão 3D

Impressoras 3D são máquinas digitais, e o software portanto desempenha papel importante no processo de impressão 3D. Embora haja alguma sobreposição entre tipos de software de impressão 3D (alguns pacotes contêm muitas ferramentas diferentes), existem quatro categorias principais: modelagem 3D, reparo STL, fatiamento (slicing) e gerenciamento de impressão.

Software de Modelagem 3D

Software de design assistido por computador (CAD), às vezes chamado software de modelagem 3D, é usado para projetar modelos 3D em uma tela de computador que podem ser transformados em objetos 3D impressos fisicamente.

Este tipo de software pode permitir modelar formas 3D visualmente, selecionando parâmetros, ou escrevendo código. Recursos podem incluir ferramentas de modelagem automática, integração CAM e ferramentas de simulação.

Alguns softwares comuns de modelagem 3D para impressão 3D são TinkerCAD e Fusion 360 (ambos da Autodesk), SolidWorks da Dassault Systèmes, Rhino e Blender.

Software de Reparo STL

Software de reparo STL ou reparo de malha — às vezes empacotado com software CAD ou de fatiamento — é projetado para analisar e reparar arquivos imprimíveis em 3D para facilitar impressão suave.

Pacotes autônomos populares de reparo STL incluem Magics da Materialise e Netfabb/Meshmixer da Autodesk, enquanto o Fusion 360 e Blender mencionados acima vêm com ferramentas de reparo STL.

Software de Fatiamento (Slicing)

Software de modelagem 3D cria arquivos de malha que contêm informações sobre um modelo 3D, mas uma impressora 3D não pode computar estes arquivos. É aqui que entra o software de fatiamento de impressora 3D.

Software de fatiamento corta uma malha 3D em camadas individuais que podem ser impressas em 3D em sequência, e exporta os dados sobre estas camadas como G-code, que uma impressora 3D pode ler e executar.

Slic3r, Cura e Repetier são todos aplicativos comuns de software de fatiamento de impressão 3D.

Software de Gerenciamento de Impressão

Alguns usuários de impressoras 3D — especialmente aqueles executando múltiplas impressoras simultaneamente — podem requerer software de gerenciamento de impressão 3D para gerenciar trabalhos de impressão, supervisionar desempenho e status das máquinas, e monitorar suprimentos de material.

Ferramentas de gerenciamento de impressão incluem ferramentas web amigáveis como OctoPrint, até sistemas profissionais de execução de manufatura aditiva (MES) como Materialise Streamics e Oqton FactoryOS.

Vantagens da Impressão 3D

Existem numerosas vantagens em usar impressão 3D sobre processos alternativos como usinagem CNC e moldagem por injeção. Estas incluem:

Velocidade: Especialmente para prototipagem rápida de peças únicas, a impressão 3D é um dos métodos de fabricação mais rápidos. Arquivos digitais podem ser enviados a uma impressora 3D com preparação mínima. Isso pode dar às empresas uma vantagem competitiva, encurtando ciclos de P&D e time-to-market.

Custo: Como nenhuma ferramentaria cara é necessária, a impressão 3D é muito barata para fabricar peças únicas ou pequenas séries. Há também desperdício mínimo de material, já que o processo é aditivo, não subtrativo.

Liberdade geométrica: A impressão 3D está sujeita a menos restrições de design que processos como moldagem por injeção, permitindo padrões complexos e até seções internas complexas. Isso é especialmente verdadeiro para processos de leito de pó como SLS, já que o pó suporta a estrutura impressa de todos os lados.

Consistência: Embora a impressão 3D seja frequentemente usada para peças únicas e protótipos, ela produz duplicatas muito consistentes, já que a qualidade da peça não depende de fatores como vida útil do molde ou desgaste de ferramenta.

Limitações da impressão 3D incluem lentidão em grandes volumes, resistência limitada da peça comparada a processos subtrativos e de conformação, custo de material (filamento FDM é mais caro que volumes equivalentes de pellets de moldagem por injeção, por exemplo), gama limitada de materiais, e opções limitadas para coloração.

Aplicações de Impressão 3D

A impressão 3D tem usos em uma gama de indústrias, tanto para prototipagem rápida quanto para produção de curta duração.

Prototipagem Rápida

Em todas as indústrias, uma aplicação-chave da impressão 3D é a prototipagem rápida de novas peças durante P&D. Nenhuma outra tecnologia está tão bem equipada para fabricação instantânea de peças plásticas ou metálicas — mesmo em ambientes não industriais.

Impressoras 3D podem ser utilizadas internamente por empresas, enquanto alguns negócios preferem encomendar protótipos impressos em 3D através de bureaus de serviço.

Medicina

A impressão 3D pode ser usada para fabricar componentes médicos como implantes de titânio específicos para pacientes e guias cirúrgicos (SLM), próteses impressas em 3D (SLS, FDM), e até tecido humano bioprintado em 3D. Componentes para equipamentos e máquinas médicas — raios-X, equipamentos de MRI, etc. — também podem ser impressos em 3D.

Tecnologias como SLA e SLS também são amplamente usadas na indústria odontológica para modelos, próteses e restaurações.

Aeroespacial

A indústria aeroespacial tem sido uma grande adotante de tecnologia de impressão 3D, pois é possível fabricar peças muito leves com excelente relação resistência-peso. Peças de exemplo incluem componentes simples como divisórias de cabine (SLS), até componentes de motor inovadores (SLM) como uma ponta de bico de combustível impressa em 3D desenvolvida e fabricada pela GE.

Automotiva

Empresas automotivas usam regularmente impressoras 3D para fabricar peças de reposição e reparos únicos, bem como protótipos rápidos. Peças comuns de carros impressas em 3D incluem suportes, componentes de painel e componentes de antena (FDM).

Exemplos mais extremos incluem carros com grandes componentes estruturais de metal impresso em 3D, como modelos iniciais da startup automotiva Divergent.

Joalheria e Arte

Tecnologias de impressão 3D como SLA são amplamente usadas (como processo de fabricação indireta) na produção e reparo de joias, enquanto virtualmente todos os tipos de impressoras 3D podem ser usados para criar arte e escultura.

Construção

Avanços em manufatura aditiva de qualidade de produção ampliaram o escopo de aplicações em construção e arquitetura. Impressão 3D de concreto, que funciona um pouco como FDM mas com extrusoras de bico muito largo, desempenha papel nesta indústria, mas tecnologias de impressão 3D mais comuns como SLM podem ser usadas para fabricar itens como estruturas de pontes.

Formatos de Arquivo de Impressão 3D

Peças impressas em 3D podem ser projetadas usando software CAD padrão, mas impressoras 3D só podem ler formatos de arquivo específicos. Existem quatro principais formatos de arquivo de impressão 3D legíveis por máquina.

STL: De longe o formato de arquivo de impressora 3D mais comum, STL contém informações sobre geometria da peça na forma de triângulos tesselados. Não contém informações como cor, material ou textura. Tamanho do arquivo é proporcional ao detalhe, o que pode ser um problema.

OBJ: O formato de arquivo OBJ, menos ubíquo que STL, codifica geometria de modelo 3D e pode incluir curvas de forma livre e superfícies de forma livre além de tesselados. Também pode conter informações sobre cor, material e textura, tornando-o útil para processos de cores completas.

3MF: Inventado pela Microsoft, 3MF é um formato baseado em XML com tamanhos de arquivo pequenos e bom nível de prevenção de erros. Não foi amplamente adotado ainda, mas é suportado por empresas como Stratasys, 3D Systems, Siemens, HP e GE.

AMF: Um sucessor do formato STL, AMF é muito mais enxuto e permite tesselado de triângulos curvos além de planos — tornando muito mais fácil codificar peças detalhadas em uma gama de formas. Adoção do formato tem sido lenta desde sua introdução.

Configurações e Especificações de Impressão 3D

A impressão 3D usa terminologia específica do processo que pode ser confusa para novatos. Estes termos referem-se a configurações e/ou especificações da impressora que podem afetar como as peças impressas em 3D saem.

Preenchimento (Infill)

Ao fabricar peças impressas em 3D, você pode precisar especificar uma porcentagem de preenchimento, que se refere à densidade interna da peça. Uma porcentagem baixa de preenchimento resultará em uma peça mostly oca com o mínimo de material mantendo a forma unida; um preenchimento alto resultará em uma peça forte, densa e pesada.

Altura da Camada (Layer Height)

Altura da camada, às vezes referida como resolução do eixo Z, é a distância entre uma camada 2D de uma peça e a próxima. Uma altura de camada menor significa resolução mais fina (e nível de detalhe possível mais alto) ao longo do eixo Z, ou seja, de cima para baixo. Uma altura de camada pequena é indicação de uma impressora de alta qualidade, mas usuários podem especificar alturas de camada maiores para impressão mais rápida e econômica.

Velocidade de Impressão (Print Speed)

A velocidade de impressão de uma impressora, medida em milímetros por segundo, indica a taxa na qual a máquina pode processar a matéria-prima. Como altura da camada, este valor pode ser uma indicação da velocidade máxima da impressora ou um valor determinado pelo usuário: velocidades de impressão mais lentas tipicamente produzem impressões mais precisas.

Temperatura de Impressão (Print Temperature)

Aplicável a processos como FDM, temperatura de impressão geralmente refere-se à temperatura do hotend, a parte do cabeçote de impressão que aquece o filamento termoplástico. Algumas impressoras FDM também têm mesa de impressão aquecida, cuja temperatura será especificada pelo fabricante. Em ambos os casos, a temperatura é geralmente controlável pelo usuário.

Resolução

Na impressão 3D, resolução quase sempre refere-se ao menor movimento possível ao longo dos eixos X e Y (largura e profundidade), seja por um feixe de laser (SLA, SLM, etc.) ou por um cabeçote de impressão (FDM). Este valor é mais difícil de medir que altura da camada e nem sempre proporcional a ela.

Paredes/Conchas (Shells)

Como espessura de parede em moldagem por injeção, shells (ou espessura de shell) referem-se à espessura de uma parede externa de uma peça impressa em 3D. Ao imprimir em 3D, usuários tipicamente têm que selecionar um número de shells: um shell = paredes externas da espessura do bico da impressora 3D; 2 shells = o dobro dessa espessura, etc.

Impressão 3D em Cor

Dado que a impressão 3D é usada principalmente como ferramenta de prototipagem, impressões de cor única são suficientes para a maioria das aplicações. No entanto, existem algumas opções para impressão 3D em cor, incluindo impressoras de material jetting de alta gama, impressoras FDM multi-extrusora e opções de pós-processamento.

Tecnologias de Jato

Grandes empresas de impressão 3D como Stratasys, 3D Systems e Mimaki desenvolveram impressoras 3D de material jetting e binder jetting que podem imprimir modelos 3D em cores completas como impressoras 2D a jato de tinta. No entanto, estas máquinas são caras, e as peças nem sempre têm excelentes propriedades mecânicas.

Multi-extrusão

Várias impressoras 3D FDM vêm com cabeçotes de impressão duplos (ou mais), permitindo que dois carretéis de filamento — em cores diferentes ou até materiais diferentes — sejam impressos simultaneamente no mesmo trabalho de impressão. É simples e acessível mas geralmente limitado a duas cores.

Troca de Filamento

É possível fazer impressões multicolor usando uma impressora FDM de extrusora única. Isso envolve pausar a impressão em certos pontos e substituir o carretel de filamento por um de cor diferente. É um método muito lento de aplicação de cor e não oferece controle muito preciso sobre onde cada cor vai.

Adicionar Cor Após a Impressão

Muitas peças impressas em 3D podem ser tingidas, coloridas ou pintadas após a impressão. Embora isso adicione outra etapa ao processo, frequentemente proporciona o melhor equilíbrio entre qualidade e custo-benefício.

Pós-processamento de Peças Impressas em 3D

Muitas peças impressas em 3D requerem pelo menos algum nível de pós-processamento após saírem da mesa de impressão. Isso pode incluir processos essenciais como remoção de suportes ou processos cosméticos opcionais como pintura. Alguns processos aplicam-se a todas ou a maioria das tecnologias de impressão 3D, enquanto outros são específicos de tecnologia.

Remoção de Suportes

Tecnologias de impressão 3D como FDM e SLA requerem impressão de estruturas de suporte (suportes verticais entre a mesa de impressão e a própria peça) para que o objeto impresso não colapse enquanto está sendo fabricado.

Estes suportes precisam ser removidos quando a peça está pronta. Algumas impressoras, como máquinas FDM de dupla extrusão, podem imprimir as estruturas de suporte em material solúvel, o que permite que os suportes sejam facilmente desconectados da peça real usando produtos químicos líquidos. Suportes não solúveis precisam ser cortados da peça manualmente, deixando uma marca que pode precisar ser lixada.

Lavagem e Remoção de Pó

Algumas tecnologias de impressão 3D (ex: SLA) deixam resíduo pegajoso nas peças, enquanto outras (SLM, SLS) podem deixar vestígios de pó. Nestes casos, as peças precisam ser lavadas — manualmente ou com máquina dedicada — ou desempolvadas usando ar comprimido.

Tratamento Térmico

Muitas tecnologias-chave de impressão 3D imprimem peças em materiais que, ao saírem da mesa de impressão, ainda não estão em seu estado químico final. Estas são às vezes chamadas de peças "verdes" (green parts).

Muitas peças metálicas impressas em 3D requerem tratamento térmico após a impressão para aumentar fusão de camadas e remover contaminantes. E impressoras 3D de binder jetting, por exemplo, produzem peças que precisam de desaglutinação e sinterização após a impressão para remover aglutinante polimérico do interior das peças metálicas.

Algumas peças de resina impressas em 3D precisam ser pós-curadas após a impressão para aumentar sua dureza e torná-las utilizáveis.

Acabamento Superficial

Peças impressas em 3D podem ser submetidas a grande número de técnicas de acabamento superficial, desde procedimentos texturais como lixamento e alisamento até procedimentos visuais como pintura e tingimento. Algumas tecnologias, como FDM, podem produzir superfície bastante áspera que requer lixamento, enquanto outras, como SLA, produzem superfície muito mais lisa. Veja nossa lista completa de serviços de acabamento superficial para mais informações.

Combinando Impressão 3D com Outras Tecnologias

A impressão 3D não precisa ser usada como processo autônomo. Em vez de pensá-la como concorrente de usinagem CNC e moldagem por injeção, ela pode ser complementar a estes outros processos de manufatura. Combinações de exemplo incluem:

• Imprimir a seção principal de uma peça em 3D, depois fresar detalhes finos por CNC para tolerâncias mais apertadas
• Imprimir um modelo mestre para microfusão (investment casting) ou fundição a vácuo
• Imprimir um componente, depois moldar por injeção uma estrutura sobre ele com moldagem por inserção

Sistemas de manufatura híbrida existem que combinam impressão 3D com outras tecnologias. O INTEGREX i-400 AM da Mazak e o Lasertec DED da DMG MORI, por exemplo, podem realizar tanto impressão 3D quanto fresamento CNC.

A Impressão 3D Substituirá Outros Processos de Manufatura?

Analistas têm especulado por muito tempo se a impressão 3D poderia tornar redundantes outros processos de manufatura, incluindo:

• Usinagem
• Moldagem
• Fundição

No entanto, apesar do impulso dos fabricantes de hardware AM para posicionar a impressão 3D como tecnologia de produção ponta-a-ponta (veja, por exemplo, a iniciativa Industry 4.0 da EOS), na prática a impressão 3D permanece limitada a certos trabalhos de manufatura específicos, especialmente manufatura de baixo volume em materiais específicos.

A impressão 3D certamente ultrapassou outros processos em algumas áreas. Por exemplo, prototipagem rápida em plásticos de baixo custo como ABS é agora dominada por impressão 3D, pois é menos caro imprimir ABS que usiná-lo. A impressão 3D também parece ter cimentado seu lugar como ferramenta ideal para fabricar objetos como implantes médicos de titânio específicos para pacientes: tanto a velocidade quanto a flexibilidade geométrica da impressão 3D são difíceis de igualar em situações específicas como esta.

No entanto, processos como usinagem CNC atualmente permanecem melhores na produção de peças e protótipos de alta qualidade em materiais de engenharia como POM, PEI, PPS e PEEK, deixando um acabamento superficial muito superior à impressão 3D. Adicionalmente, processos como moldagem por injeção ainda são infinitamente mais rápidos para produção em massa de componentes plásticos simples.

Além disso, enquanto a manufatura aditiva está vendo alguns dos avanços tecnológicos mais significativos dentro da manufatura — permitindo-lhe reivindicar maior participação na manufatura como um todo — processos mais estabelecidos como CNC e moldagem por injeção também estão sendo refinados para produzir peças de qualidade superior.

A impressão 3D continuará a assumir maior participação em trabalhos de manufatura, mas não substituirá outras tecnologias completamente.

Como era a Impressão 3D há 10 Anos?

Há uma década, a incipiente indústria de impressão 3D preparava-se para o que acreditava seria uma revolução na impressão 3D: uma impressora 3D em cada lar, permitindo que famílias imprimissem em 3D novos objetos que pudessem requerer, como uma peça de reposição para sua geladeira, um novo brinquedo para seus filhos, ou até componentes para construir uma segunda impressora 3D.

Por volta de 2012–2014, fabricantes de impressoras 3D FDM como MakerBot comercializavam agressivamente suas impressoras 3D para o mercado consumidor, tentando convencer pessoas comuns que uma impressora 3D poderia melhorar sua vida doméstica e profissional. No entanto, ficou claro que estas empresas tentavam explorar o fator novidade da impressão 3D e que seus produtos tinham pouco uso prático; um comunicado de imprensa da MakerBot de 2012 parece provar isso: "Faça um conjunto de xadrez inteiro com o apertar de um botão. Amigos, colegas de classe, colegas de trabalho e família verão as coisas que você faz e dirão 'Uau!'"

Apenas alguns anos depois, esta chamada revolução da impressão 3D evidentemente falhou, e muitos fabricantes de impressoras 3D começaram a realinhar seus alvos, movendo-se da esfera consumidora para mercados profissionais e industriais, onde havia aplicações mais concretas (e lucrativas) da tecnologia aditiva.

Além disso, aqueles já na esfera profissional e industrial — empresas como 3D Systems e Stratasys — começaram a tentar derrubar a ideia de impressão 3D como tecnologia de prototipagem, posicionando-a em vez disso como ferramenta viável de produção em massa (o que obviamente poderia ser mais lucrativo para a indústria de impressão 3D, já que fabricantes seriam esperados para encher fábricas inteiras com impressoras 3D, comprar software de gerenciamento de impressão 3D, e contratar consultores de impressão 3D).

Como será a Impressão 3D daqui a 10 Anos?

Empresas de impressão 3D abandonaram a perspectiva de colocar uma impressora 3D em cada lar. No entanto, em 10 anos podem esperar ver alguma forma de manufatura aditiva em um número maior de fábricas.

Embora a impressão 3D seja menos um assunto de conversa entre pessoas comuns hoje do que era em 2012, a tecnologia continua a ganhar ritmo no mundo profissional e industrial.

Segundo relatório recente, a empresa de pesquisa de mercado 3DPBM Research espera que a manufatura aditiva de metal cresça em valor de $1,6 bilhão em 2020 para $30 bilhões até 2030, e isso se deve amplamente ao reposicionamento de AM como ferramenta de produção e ao desenvolvimento de mais materiais de engenharia de alto desempenho. (Dito isso, a impressão 3D continuará sendo uma valiosa ferramenta de prototipagem em muitas indústrias, e aplicações de prototipagem beneficiar-se-ão igualmente de melhorias tecnológicas.)

Não é apenas a AM de metal que está crescendo, no entanto. Tecnologias como Multi Jet Fusion da HP abriram novas possibilidades na impressão de plástico, enquanto inovadores como Carbon desenvolveram processos inovadores de alta velocidade na categoria de fotopolimerização. Áreas de nicho como bioprinting 3D e micro impressão 3D também estão regularmente abrindo novos caminhos, enquanto impressão 3D de compósitos (ex: impressão 3D de fibra de carbono contínua) também está em ascensão: a IDTechEX espera que o mercado de impressão 3D de compósitos valha $1,7 bilhão até 2030.

Em resumo, a impressão 3D se tornará gradualmente um concorrente sério a outros processos de manufatura em muitas disciplinas.

Como a Impressão 3D está se Desenvolvendo na China?

Embora a China tenha apenas alguns fabricantes notáveis de impressoras 3D — UnionTech (SLA), Farsoon (DMLS, SLS), Shining 3D (FDM, DLP) e Creality (FDM, DLP, SLA) são alguns dos nomes mais conhecidos — a China e a região Ásia-Pacífico é um dos mercados de impressão 3D de crescimento mais rápido, mostrando adoção generalizada (parcialmente graças a incentivos governamentais).

Atualmente, a atividade AM na China está concentrada em Xangai, Xi'an, Guangdong (onde a 3ERP tem sede) e o Cinturão Econômico de Bohai, que inclui Tianjin, Hebei, Liaoning e Shandong. Algumas grandes empresas ocidentais de AM como 3D Systems, Stratasys e EOS têm escritórios em Xangai.

Embora a produção de impressoras 3D chinesas seja dominada por tecnologias FDM e resina, cerca de metade das impressoras vendidas na China são para uso industrial (em oposição a uso pessoal ou profissional de pequena escala).

Em outubro de 2020, a empresa de pesquisa de mercado CONTEXT descobriu que o mercado de impressão 3D da China foi muito mais resiliente diante da pandemia que outros mercados e estava desempenhando papel importante na recuperação do mercado global de impressão 3D.

Como Terceirizar Serviços de Impressão 3D?

Investimento em hardware e software de impressão 3D não é adequado para todos os negócios, e muitas empresas bem-sucedidas terceirizam suas necessidades de impressão 3D a terceiros, como bureaus de serviço de impressão 3D online (para projetos únicos) ou com parceiros de prototipagem e manufatura como a 3ERP (para projetos únicos ou pedidos recorrentes).

Ao terceirizar serviços de impressão 3D, é importante considerar se seu negócio precisa de serviços de design e produção, ou apenas serviços de produção. (Lembre-se que um modelo 3D mal executado pode não imprimir com sucesso em 3D.)

Em geral, porém, encomendar peças impressas em 3D de terceiros é mais simples do que nunca. Muitos fabricantes são capazes de iniciar impressão 3D com apenas um modelo 3D digital, embora projetos mais importantes possam também requerer um desenho técnico para transmitir informações extras como materiais, cores e tolerâncias. Alguns provedores de serviços de impressão 3D (a 3ERP incluída) oferecerão conselhos sobre tecnologias e materiais de impressão 3D adequados para seu projeto.

Veja nossos serviços de impressão 3D completos, incluindo tecnologias e materiais disponíveis, ou solicite um orçamento para seu projeto de impressão 3D.