Melhores Filamentos 3D para Engrenagens Duráveis e de Alto Desempenho

Existem muitos tipos de filamentos para impressão 3D que servem para fazer engrenagens. Cada filamento tem suas propriedades e comportamentos: Nylon, ABS, PLA, PETG e outros.

A maioria das impressoras 3D vem com 1 tipo de filamento; você terá que investir em outros se quiser experimentar diferentes filamentos para fins como impressão de engrenagens.

Selecionar material adequado para engrenagens impressas não é tão simples quanto olhar propriedades mecânicas; há vários outros fatores: facilidade de impressão, qualidade de acabamento e custo.

Neste artigo, apresento meus materiais favoritos para engrenagens impressas. Experimentei diferentes materiais para fazer vários tipos de engrenagens e aqui está minha conclusão.

Melhor Material/Filamento para Engrenagens

Basicamente, cada filamento termoplástico tem prós e contras. Nylon tem a melhor resistência, PETG o melhor desempenho em baixa temperatura, ABS a melhor resistência a impacto e o PLA fica no meio. Escolher entre eles é um trade-off baseado em suas necessidades específicas.

De forma geral, Nylon vai durar mais, ABS sobrevive um pouco mais que PLA, que por sua vez sobrevive um pouco mais que PETG.

Nylon é o melhor filamento para imprimir engrenagens devido à sua resistência, tolerância a altas temperaturas e por não exigir lubrificação para funcionar corretamente. PLA é um segundo próximo em resistência, mas não aguenta altas temperaturas e deforma a 45°C–50°C. ABS e PETG não são recomendados para engrenagens.

1. Nylon

Se quer algo não muito quebradiço e fácil de imprimir, fique com Nylon. É um bioplástico de fontes renováveis que parece seda e tem toque de seda ao imprimir. É escorregadio ao toque, forte e flexível.

O baixo coeficiente de atrito do Nylon, alta temperatura de fusão e alta adesão intercamadas o tornam o material ideal para engrenagens impressas em 3D.

No entanto, a grande afinidade do Nylon com água pode ser problemática, criando resultados inconsistentes. Impressoras por extrusão aplicam material como pistola de cola quente; o problema é que o Nylon absorve água como esponja, inchando e criando todo tipo de problema durante a impressão.

O filamento de Nylon absorve umidade do ar, inchando. Entre 1% e 3% de teor de água pode causar falha na impressão; entre 5% e 8%, começa a absorver na peça impressa.

Isso causa problemas não só durante a impressão, mas reduz significativamente a vida útil do produto final e o torna inadequado para uso externo.

Dados esses pontos fortes e falhas, o Nylon ainda é excelente candidato para engrenagens 3D.

Agora vejamos os três materiais mais comuns: PLA, ABS e PETG.

2. PLA

Há muitas coisas boas a dizer sobre PLA para impressão 3D. Começando pelo custo baixo: ~$20/kg por rolo; somando custo de eletricidade, como não precisa de temperatura altíssima como ABS, o PLA é um filamento fantástico no geral.

Tem excelente flexibilidade e mantém boa resistência e características de desgaste, por isso o considero material bem melhor para engrenagens que ABS e PETG, mas não tão bom quanto Nylon.

Porém, o PLA não aguenta altas temperaturas e começa a deformar mesmo deixado ao sol no verão.

Considere isso ao escolher: se as engrenagens enfrentarão altas temperaturas, use Nylon; se não, o PLA fará maravilhas!

3. ABS

Você provavelmente tentou fazer engrenagens com ABS e descobriu que o material não é tão adequado.

Por um lado, como precisa ser impresso em temperatura altíssima, com mesa aquecida e impressora enclausurada (geralmente), pode levar algumas tentativas até acertar, pois o ABS empenha muito devido à alta temperatura.

Além disso, comparando duas engrenagens idênticas de PLA e ABS, a de ABS não aguenta as mesmas forças que a de PLA.

Faça o teste: imprima engrenagens com cada material e use alicate para forçar. Verá que a de ABS amassa facilmente, enquanto a de PLA é quase indestrutível.

Por fim, ABS produz fumos tóxicos ao imprimir — outra razão para não usá-lo, ao menos para engrenagens.

4. PETG

PETG costuma ser um pouco mais barato que ABS e um pouco mais caro que PLA.

Tanto PLA quanto ABS são mais baratos, mais resistentes e mais rígidos que PETG, que é bom para algumas coisas, mas não é a melhor escolha para design geral de engrenagens.

Após revisar dados de propriedades, coloco PETG no fim da lista. Embora seja dúctil, também é mais macio, flexível e menos resistente a arranhões que ABS ou PLA, o que o torna pior para engrenagens.

PETG também é higroscópico, como Nylon, e precisa ser pré-secado antes do uso para evitar problemas. Outra queixa comum: é quebradiço. Uma razão é sua Tg mais baixa, pois amolece a 80°C, enquanto ABS tolera ~100°C e Nylon pelo menos 120°C.

Como não aguenta bem altas temperaturas e tem outros problemas, não recomendaria PETG para engrenagens sobre Nylon ou PLA.

Lubrificação de Engrenagens Impressas em 3D

Lubrificação reduz atrito e desgaste. Não tenho boa forma de medir taxas de desgaste, então não digo se lubrificar peças plásticas as faz durar mais, mas pela experiência, em alguns casos peças plásticas duram mais se lubrificadas.

Se usa engrenagens dentadas em vez de splines robustos, lubrificação reduz desgaste e ruído e melhora eficiência.

Porém, métodos comuns de "besuntar" superfície com graxa ou óleo são menos ideais para inexperientes, pois frequentemente usam graxa errada para PLA, ABS e PETG.

O primeiro passo para escolher lubrificante adequado é saber qual plástico você está usando. Diferentes plásticos respondem a diferentes lubrificantes. Regra prática: filamentos plásticos são frequentemente à base de petróleo e compatíveis com lubrificante à base de petróleo.

Nylon e ABS são polímeros derivados de petroquímicos, então funcionam com lubrificante à base de óleo correto.

PLA e PET, por outro lado, têm composição mais vegetal. Respondem melhor a óleos vegetais menos viscosos. Mudando o tipo de óleo/graxa, você adapta o desempenho às suas necessidades.

Lítio branco, PTFE e lubrificantes à base de silicone servem bem para uso geral. São as melhores escolhas para longevidade sem reaplicação frequente.

No entanto, Nylon em geral tem resultados muito aceitáveis e não precisa de lubrificação física nas engrenagens.

Fiz engrenagens operando há mais de 3 meses sem lubrificação alguma, sem nenhuma falha.

Imprimindo Engrenagens Mais Fortes

Embora o fator mais importante para resistência seja o material, algumas configurações de impressão também ajudam a obter peça mais forte.

Certifique-se que o filamento foi aquecido o suficiente

Na Modelagem por Deposição Fundida (FDM), as camadas impressas devem se fundir numa peça sólida; a primeira funde com a última, e assim por diante; temperaturas mais altas geralmente resultam em melhor "fusão" das camadas, tornando-as mais fortes.

Aumentar Sobreposição de Infill

Sobreposição de infill é a área do perímetro que sobrepõe uma camada de infill. Necessária para melhor resistência entre infill e perímetro.

Aumentar a altura de camada geralmente facilita boa ligação entre camada de infill e perímetro. Mas evite aumento exponencial da altura, pois pode causar curling em peças pequenas.

Desativar ou Reduzir Resfriamento

A adesão entre camadas é extremamente importante e a chave é manter temperatura de impressão e da camada anterior altas o suficiente. Isso é mais difícil quando cada camada é resfriada ativamente.

Resfriamento é controverso: opiniões vão de "essencial para alta qualidade" a "não melhora qualidade".

Pelo que sei, resfriamento é importante. Permite peças sem defeitos e formas difíceis só possíveis graças a ele. Mas há trade-off: qualidade de superfície em troca de resistência.

Se seu objetivo é máxima resistência, reduza ou desative completamente o resfriamento.

Altura de Camada Ótima

Uma das "regras" mais importantes das velocidades de impressão 3D: com aumento da altura de camada, a velocidade aumenta, enquanto resistência e qualidade diminuem.

Quanto mais apertada a altura de camada, melhor a adesão entre camadas, e menos espaço para pontos fracos na impressão.

Qual infill usar para Engrenagens?

Na primeira vez que pensei em imprimir engrenagens, tinha certeza que 100% infill daria a engrenagem mais forte.

Mas não foi o caso: engrenagens com 50% infill foram tão fortes quanto com 100%.

Resumindo: não há necessidade de passar de 50% infill, pelo menos na minha experiência.

Tabela Comparativa

Filamento	Qualidade para Engrenagens	Temp. Bico	Mesa Aquecida	Risco Warping	Facilidade de Uso	Custo
PLA	Ótimo	180°C – 230°C	Não necessária	Baixo	Fácil	$10 – $25
ABS	Ruim	230°C – 250°C	~100°C	Moderado	Intermediário	$15 – $25
PETG	Ruim	230°C – 250°C	~100°C	Baixo	Fácil	$15 – $20
Nylon	Melhor	230°C – 260°C	80°C – 100°C	Moderado	Intermediário	$50 – $65

Conclusão

Nylon é a escolha óbvia por todos os motivos citados, mas a maioria de nós não tem Nylon pronto.

Porém, PLA rende resultados fantásticos e cria engrenagens fortes e confiáveis; felizmente, é material que todo maker costuma ter disponível.

Então, se tem acesso a Nylon, use-o. Caso contrário, PLA serve perfeitamente!

Espero que esta informação tenha sido útil!

Tenha um ótimo dia!

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