Manufatura Aditiva Explicada: Do Design à Peça Final

Introdução

Manufatura aditiva (às vezes referida como prototipagem rápida ou impressão 3D) é um método de manufatura onde camadas de um material são construídas para criar um objeto sólido. Embora existam muitas tecnologias diferentes de impressão 3D, este artigo focará no processo geral do design à peça final. Seja a peça final um protótipo rápido ou uma peça funcional final, o processo geral não muda.

Processo de manufatura aditiva

1. CAD

Produzir um modelo digital é o primeiro passo no processo de manufatura aditiva. O método mais comum para produzir um modelo digital é design auxiliado por computador (CAD). Existe uma grande variedade de programas CAD gratuitos e profissionais compatíveis com manufatura aditiva. Engenharia reversa também pode ser usada para gerar um modelo digital via escaneamento 3D.

Existem várias considerações de design que devem ser avaliadas ao projetar para manufatura aditiva. Estas geralmente focam em limitações de geometria de características e requisitos de suporte ou furos de escape e variam por tecnologia.

2. Conversão STL e manipulação de arquivo

Uma etapa crítica no processo de manufatura aditiva que varia da metodologia de manufatura tradicional é a necessidade de converter um modelo CAD em um arquivo STL (estereolitografia). STL usa triângulos (polígonos) para descrever as superfícies de um objeto. Um guia sobre como converter um modelo CAD em arquivo STL pode ser encontrado aqui. Existem várias limitações de modelo que devem ser consideradas antes de converter um modelo em arquivo STL, incluindo tamanho físico, estanqueidade e contagem de polígonos.

Uma vez que um arquivo STL foi gerado, o arquivo é importado em um programa fatiador (slicer). Este programa pega o arquivo STL e o converte em G-code. G-code é uma linguagem de programação de controle numérico (NC). É usada em manufatura auxiliada por computador (CAM) para controlar ferramentas de máquina automatizadas (incluindo máquinas CNC e impressoras 3D). O programa fatiador também permite que o designer personalize parâmetros de construção incluindo suporte, altura de camada e orientação da peça.

3. Impressão

Máquinas de impressão 3D frequentemente compreendem muitas peças pequenas e intrincadas, então manutenção e calibração corretas são críticas para produzir impressões precisas. Nesta etapa, o material de impressão também é carregado na impressora. As matérias-primas usadas na manufatura aditiva frequentemente têm vida útil limitada e requerem manuseio cuidadoso. Embora alguns processos ofereçam a capacidade de reciclar material de construção excedente, reutilização repetida pode resultar em redução nas propriedades do material se não for substituído regularmente.

A maioria das máquinas de manufatura aditiva não precisa ser monitorada após o início da impressão. A máquina seguirá um processo automatizado e problemas geralmente só surgem quando a máquina fica sem material ou há erro no software. Uma explicação sobre como cada uma das diferentes impressoras de manufatura aditiva produzem peças pode ser encontrada aqui.

4. Remoção das impressões

Para algumas tecnologias de manufatura aditiva, a remoção da impressão é tão simples quanto separar a peça impressa da plataforma de construção. Para outros métodos mais industriais de impressão 3D, a remoção de uma impressão é um processo altamente técnico envolvendo extração precisa da impressão enquanto ainda está envolvida no material de construção ou presa à plataforma de construção. Esses métodos requerem procedimentos de remoção complicados e operadores de máquina altamente qualificados junto com equipamentos de segurança e ambientes controlados.

5. Pós-processamento

Procedimentos de pós-processamento novamente variam por tecnologia de impressora. SLA requer que um componente cure sob UV antes de manuseio, peças de metal frequentemente precisam ser aliviadas de tensão em forno, enquanto peças FDM podem ser manuseadas imediatamente. Para tecnologias que utilizam suporte, este também é removido na etapa de pós-processamento. A maioria dos materiais de impressão 3D pode ser lixada e outras técnicas de pós-processamento incluindo tumbagem, limpeza com ar de alta pressão, polimento e coloração são implementadas para preparar uma impressão para uso final.