Entendendo a Impressão 3D FDM: Um Guia Completo

Você está se perguntando o que significa FDM? E a tecnologia FFF? Esses termos usados em tecnologias de impressão 3D parecem intimidantes?

A Modelagem por Deposição Fundida (FDM) e a Fabricação por Filamento Fundido (FFF) são a mesma tecnologia. Ambas utilizam manufatura aditiva de impressão 3D. A tecnologia baseia-se na extrusão de material. Consequentemente, à medida que o material é depositado seletivamente camada por camada em um caminho pré-determinado, o produto final é a peça ou objeto 3D desejado.

Sim, a modelagem por deposição fundida e a fabricação por filamento fundido são a mesma tecnologia que depende da fabricação de peças de polímeros usando um processo térmico. O processo induz tensão residual, concentrações de tensão, distorções e delaminações entre camadas.

O FDM é a tecnologia de impressão 3D mais utilizada no mundo. A maioria dos entusiastas de impressão 3D a utiliza.

O que Significa FDM na Impressão 3D? Para que o FDM é Usado?

FDM significa Modelagem por Deposição Fundida (Fused Deposition Modeling). A tecnologia FDM é um tipo popular de impressão 3D que constrói peças duráveis, fortes e precisas. A Stratasys Inc., líder na fabricação de impressoras 3D FDM, detém a marca registrada dessa tecnologia de alto desempenho.

Em essência, a Modelagem por Deposição Fundida é uma tecnologia de manufatura aditiva que permite a construção de objetos tridimensionais por meio de um processo de fabricação auxiliado por computador.

O FDM é aplicável na tecnologia de impressão 3D para resolver vários aspectos de necessidades que definem modelos de conceito. O FDM continua ideal para as seguintes funções significativas:

1. Produção de Protótipos de Conceito Iniciais

A tecnologia FDM 3D produz protótipos de conceito iniciais eficientes. Notavelmente, construídos com termoplástico de grau de produção ABS-M30, incluem a formação de estruturas de suporte facilmente removíveis manualmente após a conclusão.

As peças FDM fornecem propriedades de resistência e durabilidade de um produto final. Portanto, as peças FDM provam ser ideais para testes físicos.

A prototipagem FDM é popular entre engenheiros e designers de produtos, mais ainda na indústria automotiva. Porque oferece benefícios que incluem produção de protótipos ASA, embora seja mais lenta que SLA e SLS, é ideal para testes funcionais.

Seu modelo se assemelha ao produto final quando se observam propriedades como resistência, estabilidade UV, calor e resistência à água.

2. Validação de Designs

A tecnologia de impressora 3D FDM valida os designs propostos por designers e engenheiros. Espécimes ABS FDM são testados para diferentes condições. Em seguida, uma simulação de modelo em dois estágios ocorre no processo de fabricação FDM.

Finalmente, a análise realizada determina se o protótipo realmente reflete o design desejado.

3. Montagem de Gabaritos e Fixadores

Gabaritos e fixadores posicionam, seguram, protegem e organizam componentes em todas as etapas de um processo de fabricação. Metal, plástico ou madeira são usados na produção de gabaritos e fixadores.

A modelagem por deposição fundida ou fabricação por filamento fundido (FFF) simplifica o processo de fabricação tradicional. Consequentemente, a fabricação de ferramentas torna-se menos cara e demorada. Assim, os fabricantes percebem uma melhoria significativa em produtividade, qualidade e eficiência.

Como o FDM Funciona?

Scott Crump, fundador da revolução da impressão 3D FDM, inventou uma tecnologia verdadeiramente notável.

Então, como o FDM funciona?

• O primeiro passo é carregar um carretel de filamentos termoplásticos nas impressoras FDM.
• Uma vez que o bico está quente o suficiente, o filamento é extrudado da ponta do bico onde derrete.
• A cabeça de extrusão move-se em direções selecionadas. Permite que o material derretido das impressoras FDM seja extrudado em finos fios depositados camada por camada e construa volume em locais pré-determinados.
• Eventualmente, esfria e solidifica para criar o objeto desejado do processo de impressão 3D.

Ventoinhas de resfriamento são anexadas ao bico para auxiliar ou acelerar o processo de resfriamento.

Benefícios e Limitações da Tecnologia FDM

Uma ampla gama de impressoras 3D desktop usa tecnologia FDM para obter uma impressão 3D. A Stratasys Inc. promoveu com sucesso a impressora e tecnologia FDM, tornando-se a principal promotora mundial de FDM e tecnologia de impressão 3D devido aos seus benefícios.

• Precisão

Impressoras FDM usam material termoplástico aquecido até o ponto de fusão e depois extraído para criar o objeto ou produto final. A pesquisa do departamento de computação da Carnegie Mellon University afirma que os processos de fabricação FDM são precisos dentro de 0,005 polegadas.

• Velocidade

Impressoras FDM são conhecidas por seu alto desempenho, e a velocidade é vital. Em processos de fabricação ideais, peças impressas FDM podem ficar prontas em minutos ou algumas horas. A impressão auxiliada por computador (CAD) garante que você siga apenas uma única etapa para realizar produtos e objetos acabados.

• Facilidade de Uso

Impressoras FDM são simples de usar porque as impressoras podem criar itens projetados em um programa CAD. Todo o processo de produção é configurado em um computador, tornando-se um dos tipos de impressão 3D mais simples de usar.

Você precisa aplicar o aplicativo de computador para iniciar e terminar o processo, pois o computador faz tudo.

• Acessibilidade

Os materiais cerâmicos e termoplásticos usados em impressoras FDM são acessíveis em comparação com alternativas. As impressoras FDM são de tamanho modesto, garantindo que uma peça impressa não precise ser fabricada em instalações extensas. Assim, ajuda a reduzir a despesa de produzir peças menores.

• Escalabilidade

A impressão 3D FDM escala peças para o tamanho automaticamente e ainda mantém a precisão no processo. Usuários de tecnologia FDM podem, portanto, criar protótipos em miniatura para uso em uma apresentação ou como exemplo reduzido durante vendas.

Qual é Mais Robusto, FDM ou SLA?

O SLA tem uma força de ligação de camadas mais potente em comparação ao FDM.

Tecnologia FDM

Impressoras FDM usam materiais de filamento PLA, PETG ou ABS. A maioria das impressoras FDM pode lidar com nylon, PVA, TPU e várias misturas de PLA com madeira, fibra de carbono, cerâmica e metal.

É um processo de manufatura aditiva que incentiva a prototipagem rápida de designs usando tecnologia de software CAD.

Tecnologia SLA

SLA significa Estereolitografia (Stereolithography Apparatus). Também é um processo aditivo, assim como o FDM, o que significa que constrói modelos ou objetos camada por camada. No entanto, usa um fotopolímero curável, geralmente uma resina líquida que endurece pela aplicação de luz ultravioleta em um processo de cura.

Diferença entre FDM e SLA

• Precisão e Suavidade

Em impressoras FDM, a resolução depende do tamanho do bico e da precisão dos movimentos do extrusor. Na impressão FDM, o peso das camadas superiores pode comprimir as camadas abaixo, causando empenamento, encolhimento e danos.

Por outro lado, impressoras SLA produzem consistentemente objetos de maior resolução. São muito mais precisas que o FDM porque um projetor ou laser com pequeno tamanho óptico determina a resolução.

• Remoção Após a Impressão 3D

Impressora FDM causa adesão à mesa de impressão. Assim, é fácil remover objetos impressos e, caso o item grude na mesa, você pode removê-lo usando uma espátula.

Em contraste, na impressão 3D SLA, pode ser desafiador remover um modelo impresso da plataforma de impressão. Haverá tanta resina que você precisará de uma espátula para remover o modelo 3D.

• Pós-processamento

Na impressão FDM, você precisa remover suportes, especialmente se o modelo tiver saliências e excesso de material plástico. Então, você usa os dedos ou uma ferramenta de corte.

Uma resina pegajosa cobre os modelos impressos SLA que precisam de remoção em um banho de álcool isopropílico. Luvas de borracha são úteis para proteger-se da resina e do álcool.

Materiais Comuns para FDM

• Filamento PLA

PLA é um material de filamento popular usado em impressão 3D. É um poliéster termoplástico biodegradável e bioativo feito de plantas naturais como amido de milho. Sua composição o torna um material ecologicamente correto.

O uso do PLA inclui a fabricação de peças, protótipos e produtos que não precisam de estresse extremo.

• Filamentos ABS

ABS é um polímero amorfo usado em impressão 3D. A produção de ABS ocorre através de um processo de emulsão a partir de três componentes, ou recicla a si mesmo. É popular no mercado e sua aplicação é ampla. Usado na produção de teclados, keycaps e muitos outros, especialmente quando as peças requerem resistência extra.

• PET

PET pertence à família dos poliésteres. É uma resina de polímero termoplástico combinada com dois monômeros e amplamente usada para produzir muitas roupas e garrafas.

• PETG

É um material termoplástico amorfo explícito que é um aprimoramento do PET. Melhora o PET tornando-o mais robusto pela adição de glicol ao componente do material PET.

• TPU

TPU é um material semelhante a borracha usado em impressão 3D para produzir peças semi-flexíveis. Sua estrutura compreende uma cadeia de segmentos duros e moles que usa uma ampla gama de impressão 3D.

Conclusão

A tecnologia de impressão FDM foi amplamente discutida neste artigo. Agora você sabe melhor como otimizar a tecnologia de impressão 3D FDM para obter melhores resultados ou produtos.

A impressão FDM veio para ficar, e o artigo bem pesquisado enriquece seu conhecimento e permite que você aprecie a impressão FDM em geral.