Qual ​​a precisão dimensional das peças impressas em 3D?

Qual a precisão da impressão 3D? A resposta a essa pergunta depende de muitos fatores, como o tipo de tecnologia de impressão 3D , a qualidade do modelo de impressora 3D, o material de impressão 3D , a complexidade e praticidade do design , e os parâmetros de impressão definidos pelo usuário .

Como as impressoras 3D dependem de uma infinidade de peças e materiais móveis, o processo nunca produzirá peças 100% precisas. (Nem qualquer processo de fabricação.) No entanto, os usuários de fabricação aditiva podem tomar medidas para melhorar a precisão do processo de impressão e, finalmente, fazer melhores peças impressas em 3D.

Este artigo analisará a precisão dimensional das peças impressas em 3D em geral, como a precisão difere entre as tecnologias e como os usuários podem tornar suas peças mais precisas.

O que é precisão dimensional?

Muitas pessoas estão curiosas sobre a precisão dimensional da impressão 3D, mas o termo “precisão” muitas vezes se confunde com outros conceitos importantes como resolução, precisão e tolerância.

Em suma, uma peça dimensionalmente precisa é aquela que corresponde ao tamanho e à forma do projeto original. A precisão é, portanto, a medida da proximidade de uma peça impressa com a versão digital, e essa medida geralmente é expressa como uma porcentagem ou em milímetros , por exemplo. ± 1% ou ± 0,5 mm .

O termo precisão às vezes é usado de forma intercambiável com tolerância, que é a quantidade permitida de desvio das dimensões reais e pretendidas da peça. Observe, no entanto, que a tolerância também é um valor definido pelo usuário:um cliente especificará uma tolerância aceitável a um fabricante dependendo da importância de certas características e dimensões.

A precisão é diferente da resolução, que se refere a, por exemplo, o tamanho do pixel de uma impressora 3D SLA. Também é diferente de precisão, que diz respeito à confiabilidade e repetibilidade de uma impressora 3D e sua capacidade de fabricar consistentemente o mesmo objeto.

A precisão de diferentes tecnologias de impressão 3D

Nem todas as tecnologias de impressão 3D são iguais em termos de precisão com que podem imprimir peças com as dimensões pretendidas. Embora outros fatores produzam mais variação, o tipo de tecnologia de manufatura aditiva tem um grande impacto na precisão de uma peça.

FDM

Modelagem de deposição fundida em uma tecnologia de impressão 3D de extrusão de polímero que é moderadamente precisa e mais comumente usada para prototipagem. Na forma desktop, é de longe a tecnologia de impressão 3D mais acessível, embora também seja usada em contextos profissionais e até industriais.

A precisão de uma impressora 3D FDM de mesa é de cerca de ± 0,5 mm. A precisão de uma impressora industrial FDM é de cerca de ± 0,2 mm.

Resina

As tecnologias de impressão de fotopolimerização, como SLA e DLP, curam resinas fotossensíveis usando uma fonte de luz, como um laser ou um projetor. Essas tecnologias altamente precisas são usadas pessoal e profissionalmente, com algumas máquinas custando pouco mais que FDM.

A precisão de uma impressora 3D de resina de mesa é de cerca de ± 0,1 mm. A precisão de uma impressora 3D de resina profissional é de cerca de ± 0,01 mm.

SLS

A sinterização seletiva a laser é uma tecnologia de impressão 3D que usa um laser para sinterizar partículas de pó, normalmente nylon. As impressoras SLS são precisas, embora seu principal ponto de venda seja a capacidade de fabricar geometrias complexas, pois não precisam imprimir estruturas de suporte.

A precisão de uma impressora 3D SLS é de cerca de ± 0,3 mm.

Fusão em leito de pó

Processos de fusão de pó metálico como o SLM usam um laser para derreter ou sinterizar partículas de pó metálico. A tecnologia é precisa e não existe uma versão para o consumidor. No entanto, a manufatura aditiva de metal normalmente requer um extenso pós-processamento.

A precisão de uma impressora 3D de fusão em leito de pó é de cerca de ± 0,1 mm.

Jato de material

Embora menos comum do que tecnologias comparáveis, o processo de impressão 3D de jateamento de material é altamente preciso, pois não requer a aplicação de calor, o que causa deformação como empenamento.

A precisão de uma impressora 3D de jato de material é de cerca de ± 0,05 mm.

Outros fatores que afetam a precisão dimensional

O tipo de tecnologia de impressão 3D não é o único fator que determina a precisão dimensional de uma impressão 3D. Os materiais, o design da peça e os parâmetros de impressão também têm um grande impacto na proximidade da peça impressa com o design original.

1. Qualidade da impressora :Há um grande abismo de qualidade entre as máquinas de ponta e as de nível básico. Por exemplo, as impressoras 3D SLA são normalmente mais precisas do que as impressoras FDM, mas uma máquina SLA de custo muito baixo produzirá peças menos precisas do que uma impressora FDM de última geração.
2. Design da peça :Mesmo as melhores impressoras 3D terão dificuldades para imprimir em 3D com precisão uma peça que foi mal projetada. Peças com recursos longos e finos - especialmente recursos sem suporte adequado - são difíceis de imprimir, enquanto peças muito grandes também podem causar problemas. Em geral, os designs não devem conter recursos menores do que a impressora pode suportar.
3. Materiais :Alguns materiais são mais fáceis de imprimir do que outros e, portanto, são mais propícios à fabricação de peças precisas. Materiais fora do padrão (como filamento FDM flexível, filamento de alta temperatura ou ligas contendo metais preciosos) tendem a sacrificar a capacidade de impressão em favor de suas próprias vantagens exclusivas.
4. Parâmetros de impressão :Além da calibração — que é essencial para fazer impressões precisas — os usuários podem mexer na configuração de sua impressora 3D para obter vários resultados. Algumas configurações de parâmetros são melhores na impressão rápida, enquanto outras são melhores na impressão precisa. Consulte a próxima seção para obter mais informações.

Como melhorar a precisão da impressão 3D

Embora você não possa ajustar uma impressora 3D barata para fazer peças de qualidade industrial, os usuários podem obter uma melhor precisão da impressora 3D alterando certos parâmetros de impressão e realizando outras etapas importantes.

• Desenhe peças com a impressora em mente; remova ou simplifique recursos difíceis.
• Exporte arquivos STL na resolução mais alta possível.
• Calibrar a impressora 3D em intervalos regulares ou antes de trabalhos de impressão importantes.
• Use suportes para estabilizar objetos à medida que estão sendo impressos e tome cuidado ao remover os suportes para não causar danos à peça ou alterar suas dimensões finais.
• Use uma mesa de impressão aquecida (FDM) ou câmara aquecida (SLS/metal) para manter uma temperatura consistente em toda a peça e reduzir a deformação.
• Ajuste a tensão das correias da impressora, certificando-se de que estão apertadas, mas não excessivamente. As engrenagens de acionamento não devem escorregar.
• Endireitar hastes e trilhos lineares, bem como lubrificá-los quando necessário. As hastes e trilhos tortos devem ser substituídos imediatamente.
• Diminua as velocidades de impressão ajustando configurações como taxa de fluxo. Embora uma redução excessiva possa causar outros problemas, a impressão lenta pode ajudar a reduzir imprecisões.

Como a distorção e o encolhimento afetam a precisão

A maioria das tecnologias de impressão 3D produz pequenas deformações durante a impressão, mais comumente empenamento e encolhimento. As peças que apresentam sinais de empenamento e encolhimento serão menos precisas do que aquelas que não apresentam, pois as deformações acabam alterando a forma e as dimensões finais da peça.

Na maioria dos casos, a extensão da deformação é insignificante. Para peças críticas, no entanto, é importante tentar mitigar esses efeitos indesejados.

Os métodos para combater a deformação e o encolhimento incluem o uso de software avançado de simulação de impressão, o uso de mesas de impressão aquecidas e jangadas de impressão (FDM), o uso de materiais com ponto de fusão mais baixo (FDM), o uso de materiais mais rígidos (resina), deixando as peças acabadas na impressora por um set time (SLS), ou simplesmente usando uma tecnologia como jato de material onde é improvável que ocorra deformação.

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