Manufatura Aditiva 101: Guia para Iniciantes sobre Impressão 3D

Vamos Começar com o Básico

A manufatura aditiva (frequentemente chamada de prototipagem rápida ou impressão 3D) é um método de fabricação onde camadas de material são construídas uma a uma para criar um objeto sólido. Embora existam muitas tecnologias diferentes de manufatura aditiva e impressão 3D, este artigo focará no processo geral, do design à peça final.

Seja a peça final um protótipo rápido ou uma peça funcional de uso final, o processo geral não muda significativamente. Vamos nos aprofundar.

Como Projetar Modelos Fabricáveis em CAD?

Produzir um modelo digital é o primeiro passo no processo de manufatura aditiva. O método mais comum para produzir um modelo digital é usando projeto auxiliado por computador (CAD). Existe uma vasta gama de programas CAD gratuitos e profissionais compatíveis com tecnologias de manufatura aditiva. A 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 modelos digitais para manufatura aditiva. Geralmente focam em limitações geométricas de características e requisitos de suporte ou furos de escape, para citar alguns. Fatores como estes tendem a variar por tecnologia, por isso é essencial estudá-los.

O que São Conversão STL e Manipulação de Arquivos?

Uma etapa crítica no processo de manufatura aditiva que difere da manufatura tradicional é a necessidade de converter um modelo CAD em um arquivo STL (estereolitografia). O 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 do modelo que devem ser consideradas antes de converter para STL, incluindo o tamanho físico do modelo, estanqueidade e contagem de polígonos.

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

Como as Máquinas Aditivas Produzem Peças Personalizadas?

Máquinas de manufatura aditiva (impressoras 3D) compreendem muitas peças pequenas e intrincadas, então manutenção e calibração corretas são críticas para produzir impressões precisas.

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, a reutilização repetida pode reduzir as propriedades do material se não for regularmente substituído.

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 surgem apenas quando a máquina fica sem material ou há erro no software. Uma explicação de como cada uma das diferentes impressoras aditivas produz peças pode ser encontrada aqui.

Como e Quando Remover as 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 industriais mais avançados, a remoção é um processo altamente técnico envolvendo extração precisa da peça enquanto ainda está envolta no material de construção ou presa à placa de construção.

Esses métodos requerem procedimentos complexos de remoção e operadores de máquina altamente qualificados, junto com equipamentos de segurança e ambientes controlados.

Como Funciona o Pós-Processamento para Manufatura Aditiva?

Métodos de pós-processamento variam conforme a tecnologia da impressora. SLA requer que o componente cure sob UV antes do manuseio, peças metálicas 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, como tamboreamento, limpeza com ar de alta pressão, polimento e coloração, são implementadas para preparar a impressão para uso final.

Perguntas Frequentes

Quais são as principais tecnologias de manufatura aditiva?

Existem sete tecnologias sob o guarda-chuva da manufatura aditiva: fotopolimerização em cuba, extrusão de material, jato de material, laminação de folhas, deposição de energia direta, jato de ligante e fusão de leito de pó.

Qual a diferença entre manufatura aditiva e impressão 3D?

Os termos manufatura aditiva e impressão 3D são, na maior parte, intercambiáveis. Ambos se referem a processos de fabricação onde peças são construídas camada por camada a partir de um design CAD.

Manufatura aditiva e prototipagem rápida são o mesmo processo?

Embora manufatura aditiva e impressão 3D sejam frequentemente usadas de forma intercambiável, prototipagem rápida é um processo relacionado, mas distinto. Prototipagem rápida refere-se à etapa acelerada de prototipagem do desenvolvimento de produto, com a manufatura aditiva sendo um processo para apoiar esse objetivo.

Quais indústrias comumente usam manufatura aditiva?

A manufatura aditiva é usada em uma enorme (e crescente) gama de indústrias, incluindo aeroespacial, robótica, eletrônicos de consumo e automotiva. Uma indústria que se beneficiou imensamente do advento e adoção generalizada da manufatura aditiva é a tecnologia médica. Historicamente, a maioria das indústrias tendia a usar manufatura aditiva para prototipagem, mas com tecnologias mais robustas entrando no mercado, empresas estão recorrendo à manufatura aditiva para peças de uso final e produção de volume mais alto também.

Quais são as vantagens da manufatura aditiva?

A manufatura aditiva traz muitas vantagens únicas. É uma forma muito mais custo-efetiva de criar peças de prototipagem do que processos subtrativos, e produz menos desperdício de material. O custo de entrada é bastante baixo e é mais barato para produções menores e mais rápidas. A manufatura aditiva é especialmente útil se você precisa recriar peças legadas que deseja otimizar.

Quais são os materiais comuns usados na manufatura aditiva?

A manufatura aditiva pode criar peças personalizadas usando polímeros, metais e, em alguns casos, cerâmicas. O material mais comum que você verá na manufatura aditiva é plástico, especialmente para prototipagem.