O guia completo para impressão 3D

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

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

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

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

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

Tecnologias de impressão 3D

FDM

A modelagem de deposição fundida (FDM), às vezes conhecida como fabricação de filamentos fundidos (FFF), é uma tecnologia de impressão 3D que imprime filamento termoplástico aquecendo-o até um estado fundido e extrudando-o através de um bico em um cabeçote de impressão em movimento.

O FDM funciona extrudando um fluxo constante de material termoplástico de um cabeçote de impressão que se move ao longo de dois eixos (de acordo com as instruções do computador); o material extrudado forma uma forma 2D na mesa de impressão, esfria e, por fim, solidifica. A cabeça de impressão é então levantada incrementalmente para passar para a próxima camada 2D, que é impressa em cima da primeira, e esse processo se repete até que toda a forma 3D seja impressa.

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

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

SLA

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

O processo SLA funciona movendo um feixe de laser altamente focado em um padrão preciso na cuba de resina. Como a resina é fotossensível, o feixe de laser é capaz de curar e solidificar a resina, mas apenas nas áreas exatas em que está focada. 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 para a próxima camada. (Uma tecnologia de fotopolimerização relacionada, processamento de luz digital (DLP), usa um projetor em vez de um feixe de laser.)

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

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

SLS

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

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

O SLS é usado tanto na prototipagem quanto na produção de baixo volume. As vantagens incluem liberdade geométrica e a capacidade de imprimir várias peças densamente compactadas em um trabalho de impressão.

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

Multi Jet Fusion

O Multi Jet Fusion (MJF), desenvolvido pela gigante de impressão HP, é outro processo de impressão 3D de fusão em leito de pó para fazer peças de polímero.

É semelhante ao SLS mas, em vez de utilizar um laser para sinterizar partículas de pó, deposita uma tinta especial sobre o pó que ajuda a absorver a luz infravermelha; a luz infravermelha é então direcionada ao pó, causando a fusão das partículas.

O MJF pode ser considerado uma combinação de SLS e jateamento de ligante – um processo normalmente usado para fazer peças metálicas.

Jato de materiais

Não deve ser confundido com o jateamento de ligante, o jateamento de material é uma família distinta de processos de impressão 3D em que as cabeças de impressão a jato de tinta depositam o material camada por camada.

O processo de jateamento de material funciona injetando seletivamente um material fotorreativo na mesa de impressão e, em seguida, curando-o com luz UV – um pouco como o 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 drop-on-demand.

As impressoras 3D de jato de material normalmente imprimem com fotopolímeros termofixos líquidos, e estes podem apresentar diferentes propriedades de material.

Os principais fabricantes de impressoras 3D de jato de material incluem 3D Systems, Stratasys (PolyJet) e Xjet.

SLM

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

O SLM, uma forma de fusão em leito de pó, se assemelha ao SLS, pois usa um laser direcionado a um leito de pó metálico. No entanto, as partículas podem ser totalmente derretidas 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 o SLM normalmente requer uma câmara de impressão selada contendo gás inerte. As melhorias na tecnologia SLM a tornaram uma alternativa genuína à usinagem e fundição.

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

Os principais fabricantes de impressoras 3D SLM incluem SLM Solutions e Renishaw.

DMLS

A sinterização direta a laser de metal (DMLS) é outra forma de fabricação aditiva de fusão em leito de pó para peças metálicas.

O DMLS se assemelha ao SLS, pois usa um laser para sinterizar as partículas; no entanto, é usado para metais em vez de nylons. O DMLS também se assemelha ao SLM de várias maneiras, mas seu laser não derrete totalmente o bruto como o SLM. Como tal, o DMLS é tipicamente limitado a ligas metálicas.

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

Jato de ligante

Binder jetting é um processo de impressão 3D exclusivo que usa um aglutinante para fazer peças de metal, areia ou pós cerâmicos.

O processo de jato de aglutinante funciona revestindo a cama de impressão em pó e, em seguida, pulverizando seletivamente o pó com um aglutinante (uma espécie de cola) para criar uma forma 2D. O aglutinante tipo cola une as partículas do pó em vez de, por exemplo, sinterizá-las. A plataforma de construção então se move para permitir que a impressora vincule a próxima camada e assim por diante.

As peças do aglutinante geralmente precisam ser tratadas termicamente ou infiltradas (com outro material) após a impressão, para remover o material aglutinante e fortalecer a peça.

As principais empresas de impressoras 3D de jateamento de ligantes incluem 3D Systems, ExOne, Desktop Metal, Markforged e HP.

Materiais de impressão 3D

Filamentos termoplásticos (FDM)

A grande maioria dos materiais utilizados na impressão 3D FDM são filamentos termoplásticos disponíveis em bobinas de tamanhos variados. Os termoplásticos derretem quando aquecidos e voltam a solidificar quando resfriados sem alterar sua composição química; isso os torna perfeitos para impressão 3D do tipo extrusão.

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

Enquanto a maioria dos termoplásticos imprimíveis são rígidos, existem alguns filamentos flexíveis FDM, como TPE e TPU, que são adequados para peças semelhantes a borracha.

Filamentos compostos (FDM)

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

Resinas líquidas (SLA, DLP)

Materiais para processos de impressão 3D de fotopolimerização de cuba, como SLA e DLP, vêm na forma de resinas fotossensíveis líquidas que contêm monômeros, oligômeros e fotoiniciadores. Essas resinas são curadas por uma fonte de luz para fazer peças impressas sólidas.

Existem diferentes resinas para atender a diferentes necessidades - por exemplo, algumas são totalmente transparentes, enquanto outras oferecem um nível mais alto de resistência ao impacto - mas não têm nomes universais como os termoplásticos. Em vez disso, diferentes produtores de resinas de impressão 3D produzem diferentes misturas de resinas que geralmente têm rótulos simples como “resina padrão” ou “resina transparente”.

Pós de nylon/poliamida (SLS)

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

As impressoras 3D SLS sinterizam o nylon em forma de pó, e existem alguns tipos diferentes de pó de nylon (e outros pós) que podem ser impressos. O Nylon 12 é um bom material para todos os fins para peças e prototipagem, enquanto o Nylon 11 é particularmente forte e dúctil. Nylon preenchido 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 derretidos pelo feixe de laser da impressora. Esses pós geralmente são feitos por atomização a gás, que produz partículas esféricas que fluem facilmente.

Uma grande variedade de metais está disponível como pós de impressão 3D para SLM e outros processos de fusão em leito de pó. Isso inclui ligas de titânio de alta resistência e alta temperatura; ligas de alumínio; aços inoxidáveis; ligas de cromo-cobalto; e ligas de níquel.

Software de impressão 3D

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

Software de modelagem 3D

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

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

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

Software de reparo STL

O software de reparo STL ou reparo de malha - às vezes empacotado com software CAD ou fatiamento - foi projetado para analisar e reparar arquivos imprimíveis em 3D para facilitar a impressão suave.

Os pacotes de reparo STL autônomos populares incluem Magics da Materialize e Netfabb/Meshmixer da Autodesk, enquanto o já mencionado Fusion 360 e Blender vêm com ferramentas de reparo STL.

Software de fatiamento

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

O software de fatiamento corta uma malha 3D em camadas individuais que podem ser impressas em 3D em sequência e exporta os dados sobre essas camadas como código G, que uma impressora 3D pode ler e executar.

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

Software de gerenciamento de impressão

Alguns usuários de impressoras 3D – especialmente aqueles que executam várias impressoras ao mesmo tempo – podem exigir um software de gerenciamento de impressão 3D para gerenciar trabalhos de impressão, supervisionar o desempenho e o status da máquina e monitorar suprimentos de material.

As ferramentas de gerenciamento de impressão incluem ferramentas baseadas na Web fáceis de usar, como OctoPrint, até sistemas profissionais de execução de manufatura aditiva (MES), como Materialize Streamics e Oqton FactoryOS.

Vantagens da impressão 3D

Existem inúmeras vantagens em usar a impressão 3D sobre processos alternativos, como usinagem CNC e moldagem por injeção. Esses incluem:

Velocidade: Especialmente para prototipagem rápida de peças únicas, a impressão 3D é um dos métodos de fabricação mais rápidos. Os arquivos digitais podem ser enviados para uma impressora 3D com o mínimo de preparação. Isso pode dar às empresas uma vantagem competitiva, encurtando os ciclos de P&D e o tempo de colocação no mercado.

Custo: Como não são necessárias ferramentas caras, a impressão 3D é muito barata para fabricar peças únicas ou pequenas tiragens. Há também um desperdício mínimo de material, já que o processo é aditivo, não subtrativo.

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

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

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

Aplicativos de impressão 3D

A impressão 3D tem usos em uma variedade de indústrias, tanto para prototipagem rápida quanto para produção de pequenas tiragens.

Prototipagem rápida

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

As impressoras 3D podem ser utilizadas internamente pelas empresas, enquanto algumas empresas preferem solicitar protótipos impressos em 3D por meio de agências de serviços.

Medicina

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

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

Aeroespacial

A indústria aeroespacial tem sido uma grande adepta da tecnologia de impressão 3D, pois é possível fazer peças muito leves com uma excelente relação resistência-peso. As 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.

Automotivo

As empresas automotivas usam regularmente impressoras 3D para fabricar peças e reparos pontuais, bem como protótipos rápidos. As peças comuns de carros impressas em 3D incluem suportes, componentes de painel e componentes de antenas (FDM).

Exemplos mais extremos incluem carros com grandes componentes estruturais de metal impressos em 3D, como os primeiros modelos da startup de automóveis Divergent.

Jóias e arte

Tecnologias de impressão 3D como SLA são amplamente utilizadas (como um processo de fabricação indireto) na produção e reparo de joias, enquanto praticamente todos os tipos de impressora 3D podem ser usados ​​para criar obras de arte e esculturas.

Construção

Os avanços na manufatura aditiva com qualidade de produção ampliaram o escopo de aplicações na construção e arquitetura. A impressão 3D de concreto, que funciona um pouco como o FDM, mas com extrusoras de bicos muito largos, desempenha um papel nessa indústria, mas tecnologias de impressão 3D mais comuns, como SLM, podem ser usadas para fazer itens como estruturas de ponte.

Formatos de arquivo de impressão 3D

As peças impressas em 3D podem ser projetadas usando software CAD padrão, mas as 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, o STL contém informações sobre a geometria da peça na forma de triângulos tesselados. Não contém informações como cor, material ou textura. O tamanho do arquivo é proporcional aos detalhes, o que pode ser um problema.

OBJ: O formato de arquivo OBJ, menos onipresente que o STL, codifica a geometria do modelo 3D e pode incluir curvas de forma livre e superfícies de forma livre, além de mosaicos. Ele também pode conter informações sobre cor, material e textura, tornando-o útil para processos de cores.

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

AMF: Um sucessor do formato STL, o AMF é muito mais enxuto e permite a tesselação de triângulos curvos e planos - tornando muito mais fácil codificar peças detalhadas em uma variedade de formas. A adoção do formato tem sido lenta desde a sua introdução.

Configurações e especificações de impressão 3D

A impressão 3D usa alguma terminologia específica do processo que pode ser confusa para os recém-chegados. Esses termos se referem às configurações e/ou especificações da impressora que podem afetar o resultado das peças impressas em 3D.

Preencher

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

Altura da camada

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

Velocidade de impressão

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

Temperatura de impressão

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

Resolução

Na impressão 3D, a resolução quase sempre se refere 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 do que a altura da camada e nem sempre proporcional a ela.

Conchas

Como a espessura da parede na moldagem por injeção, as cascas (ou espessura da casca) referem-se à espessura de uma parede externa de uma peça impressa em 3D. Ao imprimir em 3D, os usuários normalmente precisam selecionar várias conchas:uma concha =paredes externas da espessura do bico da impressora 3D; 2 conchas =duas vezes essa espessura, etc.

Impressão 3D em cores

Dado que a impressão 3D é usada principalmente como ferramenta de prototipagem, as impressões em uma única cor são suficientes para a maioria das aplicações. No entanto, existem algumas opções para impressão 3D em cores, incluindo impressoras de jato de material de ponta, impressoras FDM multiextrusoras e opções de pós-processamento.

Tecnologias de jato

As principais empresas de impressão 3D, como Stratasys, 3D Systems e Mimaki, desenvolveram impressoras 3D de jato de material e jato de ligante que podem imprimir modelos 3D em cores, assim como as impressoras a jato de tinta 2D. No entanto, essas máquinas são caras e nem sempre as peças apresentam excelentes propriedades mecânicas.

Multi-extrusão

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

Troca de filamento

É possível fazer impressões multicoloridas usando uma impressora 3D FDM de extrusora única. Isso envolve pausar a impressão em determinados pontos e substituir o carretel de filamento por um filamento de cor diferente. Este é um método muito lento de aplicação de cores e não oferece um controle muito preciso sobre onde cada cor vai.

Adicionar cor após a impressão

Muitas peças impressas em 3D podem ser tingidas, tingidas ou pintadas após a impressão. Embora isso adicione mais uma etapa ao processo, muitas vezes fornece o melhor equilíbrio entre qualidade e custo-benefício.

Peças impressas em 3D pós-processamento

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

Remoção de suporte

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

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

Lavagem e remoção de pó

Algumas tecnologias de impressão 3D (por exemplo, SLA) deixam um resíduo pegajoso nas peças, enquanto outras (SLM, SLS) podem deixar vestígios de pó. Nesses casos, as peças precisam ser lavadas — manualmente ou com uma máquina dedicada — ou despojadas com ar comprimido.

Tratamento térmico

Muitas das principais tecnologias de impressão 3D imprimem peças em materiais que, ao sair da mesa de impressão, ainda não estão em seu estado químico final. Estas são às vezes chamadas de partes “verdes”.

Muitas peças de metal impressas em 3D requerem tratamento térmico após a impressão para aumentar a fusão das camadas e remover contaminantes. E as impressoras 3D de jato de ligante, por exemplo, produzem peças que precisam de desvinculação e sinterização após a impressão para remover o ligante de polímero de dentro das peças metálicas.

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

Acabamento de superfície

As peças impressas em 3D podem estar sujeitas a um grande número de técnicas de acabamento de superfície, desde procedimentos texturais como lixamento e alisamento até procedimentos visuais como pintura e tingimento. Algumas tecnologias, como o FDM, podem produzir uma superfície bastante áspera que requer lixamento, enquanto outras, como o SLA, produzem uma superfície muito mais lisa. Consulte nossa lista completa de serviços de acabamento de superfície para obter mais informações.

Combinando a impressão 3D com outras tecnologias

A impressão 3D não precisa ser usada como um processo autônomo. Em vez de pensar nele como um concorrente da usinagem CNC e da moldagem por injeção, ele pode, na verdade, ser complementar a esses outros processos de fabricação. Exemplos de combinações incluem:

Impressão 3D da seção principal de uma peça e, em seguida, fresamento CNC de recursos finos para tolerâncias mais apertadas

Impressão 3D de um padrão mestre para fundição de investimento ou fundição a vácuo

Impressão 3D de um componente e, em seguida, moldagem por injeção de uma estrutura sobre ele com moldagem por inserção

Existem sistemas de fabricação híbridos que combinam a impressão 3D com outras tecnologias. O INTEGREX i-400 AM da Mazak e o Lasertec DED da DMG MORI, por exemplo, podem realizar impressão 3D e fresamento CNC.

A impressão 3D substituirá outros processos de fabricação?

Os analistas há muito especulam se a impressão 3D poderia tornar redundantes outros processos de fabricação, incluindo:

Usinagem

Moldagem

Fundição

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

A impressão 3D certamente ultrapassou outros processos em algumas áreas. Por exemplo, a prototipagem rápida em plásticos de baixo custo como o ABS agora é dominada pela impressão 3D, já que é mais barato imprimir ABS do que usinar. A impressão 3D também parece ter consolidado seu lugar como a ferramenta ideal para fabricar objetos como implantes médicos de titânio específicos do paciente:a velocidade e a flexibilidade geométrica da impressão 3D são difíceis de igualar em situações específicas como essa.

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. Além disso, processos como moldagem por injeção ainda são infinitamente mais rápidos para a produção em massa de componentes plásticos simples.

Além disso, enquanto a manufatura aditiva está vendo alguns dos avanços tecnológicos mais significativos na fabricação – permitindo que ela reivindique uma posição maior na fabricação como um todo – processos mais estabelecidos, como CNC e moldagem por injeção, também estão sendo refinados para produzir peças de maior qualidade.

A impressão 3D continuará a ocupar uma parcela maior dos empregos de fabricação, mas não substituirá completamente outras tecnologias.

Como era a impressão 3D há 10 anos?

Há uma década, a incipiente indústria de impressão 3D estava se preparando para o que acreditava ser uma revolução da impressão 3D:uma impressora 3D em cada casa, permitindo que as famílias imprimissem em 3D novos objetos que pudessem precisar, como uma peça de reposição para sua geladeira, um novo brinquedo para seus filhos, ou até mesmo componentes para construir uma segunda impressora 3D.

Por volta de 2012-2014, fabricantes de impressoras 3D FDM, como a MakerBot, comercializaram agressivamente suas impressoras 3D no mercado consumidor, tentando convencer as pessoas normais de que uma impressora 3D poderia melhorar sua vida doméstica e profissional. No entanto, ficou claro que essas empresas estavam tentando 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 jogo de xadrez inteiro com o pressionar de um botão. Amigos, colegas de classe, colegas de trabalho e familiares verão as coisas que você faz e dirão 'Uau!'”

Apenas alguns anos depois, essa chamada revolução da impressão 3D evidentemente falhou, e muitos fabricantes de impressoras 3D começaram a realinhar seus objetivos, passando da esfera do consumidor para os mercados profissional e industrial, onde havia aplicações mais concretas (e lucrativas). de tecnologia aditiva.

Além disso, aqueles que já estão na esfera profissional e industrial – empresas como 3D Systems e Stratasys – começaram a tentar quebrar a ideia da impressão 3D como uma tecnologia de prototipagem, posicionando-a como uma ferramenta viável de produção em massa (o que obviamente poderia ser mais lucrativo para a indústria de impressão 3D, uma vez que os fabricantes devem preencher fábricas inteiras com impressoras 3D, comprar software de gerenciamento de impressora 3D e contratar consultores de impressão 3D).

Como será a impressão 3D em 10 anos?

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

Embora a impressão 3D seja menos um ponto de discussão entre as pessoas comuns hoje do que era em 2012, a tecnologia continua a acelerar no mundo profissional e industrial.

De acordo com um relatório recente, a empresa de pesquisa de mercado 3DPBM Research espera que a manufatura aditiva de metais cresça em valor de US$ 1,6 bilhão em 2020 para US$ 30 bilhões em 2030, e isso se deve em grande parte ao reposicionamento da AM como ferramenta de produção e ao desenvolvimento de mais - materiais de engenharia de desempenho. (Dito isto, a impressão 3D continuará sendo uma valiosa ferramenta de prototipagem em muitos setores, e os aplicativos de prototipagem se beneficiarão igualmente das melhorias tecnológicas.)

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

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

Como a impressão 3D está se desenvolvendo na China?

Embora a China possua 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 da Ásia-Pacífico são um dos mercados de impressão 3D que mais crescem, mostrando ampla adoção (em parte graças a incentivos governamentais).

Atualmente, a atividade de AM na China está concentrada em Xangai, Xi'an, Guangdong (onde a 3ERP está sediada) e Bohai Economic Rim, 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 ao uso pessoal ou profissional em pequena escala).

In October 2020, market research company CONTEXT found that China’s 3D printing market had been far more resilient in the face of the pandemic than other markets and was playing a major role in the recovery of the global 3D printing market.

How to outsource 3D printing services?

Investment in 3D printing hardware and software is not suitable for all businesses, and many successful companies outsource their 3D printing needs to third parties, such as online 3D printing service bureaus (for one-off projects) or with prototyping and manufacturing partners like 3ERP (for one-off projects or repeat orders).

When outsourcing 3D printing services, it is important to consider whether your business needs design and production services, or production services only. (Bear in mind that a poorly executed 3D model may not 3D print successfully.)

In general, however, ordering 3D printed parts from a third party is simpler than ever. Many manufacturers are able to commence 3D printing with just a digital 3D model, although more important projects may also require a technical drawing to convey extra information such as materials, colors, and tolerances. Some 3D printing service providers (3ERP included) will offer advice on suitable 3D printing technologies and materials for your project.

See our 3D printing services in full, including available technologies and materials, or request a quote for your 3D printing project.