Impressão 3D com resinas:uma introdução

As resinas são uma grande parte da pesquisa de materiais dentro da impressão 3D e são ideais para produzir peças rapidamente com um alto nível de precisão. As resinas de impressão 3D são fotopolímeros líquidos , usado principalmente com tecnologias como Stereolithography (SLA) e Material Jetting.

Para ajudá-lo a navegar melhor no mundo das resinas de impressão 3D, o tutorial de hoje cobrirá os principais tipos de resinas disponíveis no mercado, as principais tecnologias utilizadas, bem como as principais aplicações.

O que são fotopolímeros?

Os fotopolímeros são resinas sensíveis à luz que alteram suas propriedades físicas ou químicas quando expostas a uma fonte de luz, normalmente a luz ultravioleta. Ao contrário dos termoplásticos usados ​​na Modelagem de Deposição Fundida (FDM), os fotopolímeros são termofixos , o que significa que enquanto o material se fortalece à medida que é aquecido, uma vez curado por uma luz ultravioleta, ele não pode ser fundido novamente ou reaquecido. Os fotopolímeros são normalmente mais frágeis do que os termoplásticos FDM ou SLS, embora sejam capazes de criar objetos com resolução mais alta e acabamento superficial mais liso. Com uma variedade de cores e propriedades disponíveis, as resinas impressas em 3D são perfeitamente adequadas para uma variedade de aplicações, incluindo protótipos visuais e funcionais, dispositivos médicos e padrões de fundição para joias.

Impressão 3D com resinas:SLA e jateamento de material

Estereolitografia (SLA) e Material Jetting são as duas tecnologias mais comumente usadas para resinas de impressão 3D. No entanto, embora ambas as tecnologias usem luz ultravioleta para endurecer fotopolímeros líquidos e requeiram estruturas de suporte, as semelhanças terminam aqui.

O processo de SLA

Durante o processo de produção de SLA, uma cuba de resina fotocurável líquida é curada seletivamente por um laser UV, camada por camada, causando a solidificação da resina. Depois de concluída a impressão, a parte de resina deve ser pós-curada para melhorar suas propriedades mecânicas.

O processo de jato de material

Em contraste, Material Jetting (ou PolyJet) é um processo de impressão a jato de tinta e não usa lasers. As impressoras de jato de material são equipadas com cabeçotes de impressão que depositam um material fotorreativo líquido em uma plataforma de construção, camada sobre camada. Uma vez que uma camada de material foi depositada, ela é endurecida por uma luz ultravioleta. Ao contrário do SLA, as peças impressas requerem pouca ou nenhuma pós-cura.

Os principais benefícios da utilização dessas tecnologias com resinas são a alta velocidade e os altos níveis de precisão disponíveis. Além disso, com o Material Jetting é possível produzir peças coloridas e multimateriais, com uma série de materiais compostos exclusivos com propriedades híbridas possíveis. Isso é possível graças à singularidade do processo de jateamento de material:os sistemas de jateamento de material normalmente contêm vários bicos que podem depositar materiais diferentes e / ou cores diferentes em um único processo de impressão.

Resinas SLA

O SLA pode ser usado com uma ampla variedade de resinas, embora as opções variem dependendo do tipo de impressora 3D SLA que você escolher. Geralmente, as resinas SLA podem ser desenvolvidas para simular diferentes propriedades de materiais tradicionais. Por exemplo, desenvolver resinas comparáveis ​​à cera para fundição de cera ou um material composto com as propriedades de material de cerâmica são as duas opções possíveis. Outras resinas podem imitar as propriedades de termoplásticos tradicionais como ABS e PP.

resinas padrão

As resinas padrão fornecem recursos altamente precisos e um acabamento de superfície liso. Eles também vêm em uma ampla variedade de opções de cores (de cores claras a uma variedade de cores opacas).

Uma desvantagem deste material, no entanto, é sua fragilidade, tornando as resinas padrão mais adequadas para prototipagem.

Resina durável

As resinas duráveis ​​ou tenazes simulam as propriedades dos termoplásticos ABS e PP, permitindo maior resistência, tenacidade e durabilidade do que as resinas padrão. As resinas do tipo ABS e do tipo PP são adequadas para protótipos funcionais, produtos de consumo e geralmente peças mecânicas de baixo atrito e baixo desgaste. A resina do tipo PP também tem propriedades semiflexíveis e é ideal para conjuntos de encaixe rápido. Porém, a baixa resistência térmica desse tipo de resina deve ser levada em consideração na hora de escolher o material certo para sua aplicação.

Resina semelhante a borracha

Este material pode criar peças flexíveis com uma sensação de borracha macia. A resina semelhante à borracha pode ser comprimida e dobrada, tornando-a uma boa escolha para modelos compressíveis, prototipagem de vestíveis, punhos e alças, e também para aplicações de moda e joalheria.

No entanto, deve-se notar que as propriedades de uma resina semelhante à borracha não podem ser comparadas à borracha verdadeira. O material também exigirá estruturas de suporte quando impresso em 3D.

Resina de alta temperatura

Este tipo de resina apresenta alta resistência ao calor (acima de 200 ° C) e rigidez. Graças às suas propriedades térmicas, esta resina de alta temperatura pode ser usada para criar ferramentas para moldagem por injeção de curta duração e termoformação, bem como vários gabaritos e acessórios.

Formlabs é um dos poucos fabricantes para produzir resinas de alta temperatura, e o material pode ser usado para a produção de ferramentas de fundição e termoformação, além de ferramentas de moldagem por injeção.

Resina fundível

A resina moldável é uma escolha econômica para a produção de padrões complexos para fundição de investimento (ou joalharia). Durante o processo de fundição, um molde de cerâmica é feito em torno de um padrão de cera. Quando o molde se solidifica, a cera é queimada e o metal derretido é derramado para criar uma peça.

Resina odontológica e médica s

Se você precisa de peças com propriedades biocompatíveis para aplicações médicas e odontológicas, então esses tipos de resinas são os materiais de referência. As resinas dentais e médicas têm sido usadas com sucesso para imprimir em 3D aparelhos auditivos e guias cirúrgicos personalizados.

As peças impressas com essas resinas podem ser esterilizadas a vapor para uso direto na sala de cirurgia. Também existe a opção de uma resina dentária biocompatível de longa duração, que pode ser utilizada em aparelhos ortodônticos destinados a um contato mais prolongado com o corpo humano (até um ano).

Resina com enchimento de cerâmica

Este fotopolímero preenchido com sílica oferece alta resistência à tração e rigidez, criando peças com superfícies muito lisas e características finas. A resina cerâmica é um material SLA relativamente novo e normalmente requer um nível mais alto de habilidade do que outras resinas.

Além disso, as peças impressas em 3D com resina cerâmica podem ser queimadas em um forno, queimando o polímero e resultando em uma verdadeira peça de cerâmica. O material é adequado para uma variedade de aplicações, desde ferramentas, gabaritos e acessórios a caixas elétricas e aplicações em arte e design.

Resinas de jateamento de materiais

Material Jetting usa resinas de fotopolímero semelhantes às usadas em SLA, mas em uma forma menos viscosa, semelhante a tinta. Algumas dessas resinas também imitam as propriedades dos materiais de impressão 3D FDM, como PP e ABS. Como as resinas SLA, os fotopolímeros de jateamento de material vêm em uma variedade de opções de cores, bem como em uma série de materiais especiais (fundíveis, alta temperatura, grau médico). Em geral, as resinas de jateamento de material são frágeis, têm uma temperatura de deflexão de calor baixa e seu custo por quilograma é muito maior do que as resinas SLA (cerca de $ 300 - $ 1000).

Como a maioria das resinas usadas em jateamento de material têm praticamente as mesmas características das resinas SLA, vamos nos concentrar nos materiais usados ​​com a tecnologia. Isso inclui composto materiais para impressão 3D multimaterial. Os materiais compostos são criados combinando dois ou mais materiais com propriedades diferentes (como combinações rígidas e elastoméricas ou translúcidas e opacas) em uma peça. Uma aplicação disso seria no campo da prototipagem:por exemplo, as empresas podem imprimir protótipos coloridos em 3D com a aparência do produto final. Além disso, os materiais compostos de grau de engenharia podem ser uma boa escolha para moldes para pequenas tiragens de moldagem por injeção, bem como vários tipos de gabaritos e acessórios.

Possibilidades infinitas

Neste tutorial, discutimos principalmente as resinas curáveis ​​por luz ultravioleta usadas com tecnologias de impressão 3D amplamente estabelecidas. No entanto, o mercado de impressão 3D também oferece uma geração mais recente de técnicas de fotopolimerização:por exemplo, a tecnologia de Produção de Interface Líquida Contínua (CLIP) da Carbon, que oferece suporte a resinas de grau de engenharia e que tem uma velocidade de impressão mais rápida do que SLA.

Carbon expandiu o campo de aplicações para resinas, pois agora oferece oito diferentes tipos de resinas. Um deles inclui o éster de cianita (CE) da empresa, um material CLIP exclusivo com uma temperatura de deflexão de calor de 231 ° C e resistência comparável ao náilon com enchimento de vidro.

Graças aos avanços contínuos no campo de resinas de fotopolímero, o futuro desses materiais é certamente brilhante. Uma empresa pioneira no campo é a Photocentric, uma empresa com sede no Reino Unido especializada em materiais fotopolímeros. A empresa desenvolve polímeros para impressão 3D que podem ser curados usando uma tela LCD em vez de luz UV, sendo pioneira no campo das “resinas diurnas”.

Com muita inovação na área de materiais fotopolímeros, só podemos esperamos mais aplicativos e casos de uso no futuro.