A Velocidade Real da Impressão 3D: De Minutos a Horas

Uma das primeiras perguntas que nos fazemos ao entrar no mundo da impressão 3D é "Quão rápido posso imprimir XYZ?" A resposta pode variar de apenas alguns minutos a mais de 24 horas, o que obviamente não é a afirmação mais útil que ouviu na vida. No entanto, posso adicionar alguma informação útil a esta resposta medíocre, insatisfatória e provavelmente pedante.

O tempo que uma impressora desktop (hobbyista) regular demora a terminar um modelo depende principalmente da velocidade de movimento do extrusor, altura de camada, largura de linha, percentagem de preenchimento (infill) e a necessidade (ou não) de suportes. Nem precisa de dizer que o determinante mais importante é o volume absoluto do objeto que queremos imprimir.

Se tudo o que quer é uma resposta clara e específica, o tempo que demora a imprimir um Benchy de 13 gramas e 15.5cm³ é aproximadamente 60 minutos usando configurações médias de impressora.

O Benchy é o barquinho favorito impresso por hobbyistas para testar a qualidade da impressora. Não sou exceção, por isso vou usá-lo como exemplo para o resto deste artigo.

Agora que já sabe o que dizer aos seus amigos quando eles perguntam quanto tempo demora a imprimir um barquinho pequeno, aleatório e inútil, poderíamos tecnicamente parar de escrever/ler este artigo e seguir com as nossas vidas! No caso pouco provável de escolher ficar e continuar a ler, vou tentar valer a pena e dar-lhe mais algumas coisas para lhes dizer. Vamos garantir que os deixa sem palavras (ou aborrecidos até à morte)!

Principais determinantes da velocidade de impressão 3D

Vamos falar em mais detalhe sobre cada um dos principais condutores da duração da impressão, e se quiser testar o impacto de cada um, pode descarregar um slicer (como o Ultimaker Cura). Ao alterar cada parâmetro e fatiar, o software dará uma duração estimada de impressão. Nem precisa de ter uma impressora 3D para fazer isto.

Na verdade, vamos construir uma tabela de diferentes durações de impressão do nosso amigável Benchy sob diferentes velocidades de impressão e alturas de camada! Como ponto de partida, vou usar as configurações de rascunho (draft) do Cura:

Duração da impressão do Benchy (em minutos)

Como pode ver, as configurações desempenham um papel enorme na determinação do tempo de impressão. No nosso exemplo simples, podemos obter um Benchy em apenas 37 minutos ou em quase três horas. Também vale notar que o cenário de impressão mais rápida que considerámos deve produzir um Benchy com aspeto aceitável.

Pode fazer o mesmo descarregando o Benchy do Thingiverse.

Velocidade de movimento do extrusor

Por razões óbvias, a velocidade de movimento do extrusor é um dos principais fatores que determina o tempo global que a nossa impressora demorará a produzir a nossa peça de plástico desejada. Tem uma relação linear com a velocidade da impressora, o que significa que se duplicarmos a velocidade de movimento, reduziremos aproximadamente para metade o tempo de impressão.

Não há almoços grátis aqui, no entanto. Não podemos aumentar a velocidade de impressão ad infinitum e esperar que o nosso barquinho permaneça tão bonito como sempre. Dependendo da impressora, podemos esperar bons resultados definindo o movimento a 50mm/s. Algumas impressoras FDM de gama alta podem imprimir a 150mm por segundo sem grande perda de qualidade.

Se quer descobrir a velocidade máxima perfeita da sua impressora, já tem uma razão para começar a imprimir os seus próprios barcos Benchy. Comece a 35mm/s e, se bem-sucedido, aumente a próxima impressão em 5 ou 10 milímetros por segundo até encontrar o ponto ideal.

Se escolher forçar a sua impressora a mover-se como o Usain Bolt, não vai explodir, mas tem de estar disposto a ver algum ghosting/ringing, sub-extrusão, fraca adesão entre camadas e qualidade global pobre, já que aumentar a velocidade traz as suas inevitáveis desvantagens.

Altura de Camada

Outra característica que tem uma relação aproximadamente linear com o tempo de impressão é a altura de camada. Duplicar a altura de camada de 0.1mm para 0.2mm reduzirá o tempo que passa a olhar para a impressora em 50%.

* Dica-Não-Tão-Pro: em vez de só olhar para o material da impressão a materializar-se, também pode ir lá fora e olhar para a relva (também muda de tamanho, embora muito mais devagar).

Para o tamanho standard de bico de 0.4mm, uma impressora 3D bem calibrada deve conseguir imprimir a 0.05mm de altura de camada. Os resultados de conseguir isto podem ser incrivelmente recompensadores. Alturas de camada pequenas são especialmente adequadas para hobbyistas interessados em imprimir miniaturas pequenas e detalhadas.

Se quer levar a qualidade de detalhe de impressão um passo mais longe, considere trocar o seu bico de 0.4mm por um de 0.25mm. Esta mudança rápida e de baixo custo pode dar resultados incríveis.

Por outro lado, se tem a paciência de uma criança de cinco anos (ou eu), pode definir a altura de camada até 0.32mm com o mesmo bico e completar as suas impressões num instante.

Percentagem de Preenchimento (Infill)

Recomendo geralmente adicionar preenchimento à maioria das nossas impressões para as tornar mais resistentes. Claro que, como acontece com a maioria das configurações de uma impressão, a percentagem de preenchimento também vem com potenciais desvantagens: requer mais filamento e demora mais a imprimir. Isto é especialmente verdade para modelos que têm muito volume interior.

Na imagem abaixo, mostro como diferentes percentagens de preenchimento se parecem. Com o tempo e à medida que se torna mais experiente em impressão e ajuste de configurações, vai concluir que 12% a 20% de infill é suficiente para obter uma impressão robusta e resistente sem adicionar demasiado tempo de impressão ao trabalho.

Deve manter-se dentro do intervalo de 0% a 60% de infill. Percentagens acima desse limiar tendem a ter pouco ou nenhum ganho de resistência, à custa de tempos de impressão obscenos. Como estimativa, o intervalo de 0% a 20% é adequado para peças não funcionais, enquanto o de 20% a 40% é onde a maioria das impressões de uso leve a pesado estará. Existem raras exceções que pedem 60% de infill, por isso evite esta magnitude a menos que pense claramente que é necessário.

Se quiser ver uma impressão que claramente falhou por causa de (entre outras razões) infill fraco, veja o enorme Benchy da primeira foto que tirei.

Suportes de Impressão

Devido à forma como a Modelagem por Deposição Fundida (FDM) funciona, existe um ângulo máximo que um modelo pode ser impresso antes de a impressão começar a falhar. Isto porque cada nova camada de filamento é depositada em cima da camada anterior, tornando requisito ter algo por baixo para construir em cima. Como regra geral, recomendo não imprimir objetos com ângulos maiores que 45° sem adicionar suportes.

Para referência, abaixo está um render de um testador de ângulo de overhang popular:

Além de mostrar o "teste de overhang", também recomendo imprimi-lo para determinar em que ângulo a sua impressora começa a falhar (descarregue aqui). Também vale a pena considerar que há sempre margem para melhorar alguns graus sem adicionar suportes.

Um impressor experiente também será capaz de definir o posicionamento mais eficiente de um modelo dentro do software de fatiamento. Na maioria das vezes, pode safar-se sem suportes simplesmente rodando o modelo.

Espessura da parede de uma impressão 3D

A menos que queira imprimir no Modo Vaso (onde apenas a parte exterior do modelo é impressa numa linha contínua), também é importante conhecer os trade-offs da espessura da parede. Por Espessura da Parede, entendo o número de depósitos de filamento adjacentes que o extrusor faz em cada parte exterior da impressão para "construir a parede". Este parâmetro terá duas consequências principais:

• Maior espessura da parede equivale a uma impressão mais resistente e com melhor aspeto.
• Uma impressão com paredes grossas demorará mais a imprimir e consumirá mais filamento.

Muitas configurações de impressoras 3D têm mais do que uma forma pela qual são chamadas e a espessura da parede definitivamente não é exceção: dependendo do software, pode encontrá-la sob shells, perimeters, sides ou loops.

A espessura do shell da sua impressão também é determinada pelo tamanho do seu bico e deve sempre tentar defini-la como múltiplo do diâmetro do bico (0.4mm é o mais popular).

Tanto as configurações mínimas como as recomendadas que descrevo abaixo aplicam-se não só a filamento PLA, mas também a ABS, Nylon, PETG e todos os outros filamentos.

Se as suas paredes forem demasiado finas, é possível que a impressão nem acabe. Como a tecnologia FDM consiste em imprimir cada camada em cima da anterior, uma camada fina que ainda não solidificou é propensa a colapsar ao pôr a próxima camada em cima. Como mínimo absoluto, deve ser 0.8mm de espessura (dois perímetros). Esta é uma boa configuração para uma impressão que não é a final, mas apenas um teste intermediário do seu processo de design iterativo.

Exagerar na espessura também pode ser contraproducente, pois criará mais stress interno e pode levar a warping. Se tem durabilidade e qualidade global de impressão em mente, deve considerar uma parede de 1.6mm de espessura consistindo em quatro perímetros.

Conclusão

A impressão 3D não é rápida, na verdade é lenta como o inferno, mas podemos aumentar a velocidade a que a nossa impressora trabalha ajustando um pouco as configurações.

Existem algumas impressoras modernas que são capazes de imprimir muito mais rápido que os 50mm/s standard que a maioria imprime, como a Voron 2.4 que pode imprimir até 350mm/s (sim, 7 vezes mais rápido) e com qualidade fantástica.

A maioria dos makers opta por imprimir durante a noite, especialmente com impressões que demoram cerca de 20h, apenas certifique-se de tomar as precauções necessárias ao fazê-lo.

Confira a nossa secção de produtos recomendados

Criámos uma secção de produtos recomendados que lhe permite remover as adivinhações e reduzir o tempo gasto a pesquisar que impressora, filamento ou upgrades comprar, pois sabemos que esta pode ser uma tarefa muito assustadora e que geralmente leva a muita confusão.

Selecionámos apenas algumas impressoras 3D que consideramos boas para iniciantes, intermediários e até especialistas, facilitando a decisão, e os filamentos, bem como os upgrades listados, foram todos testados por nós e cuidadosamente selecionados, para que saiba que qualquer um que escolha funcionará como pretendido.