Explore as Aplicações Versáteis da Impressão 3D na Indústria e Saúde

A impressão 3D, também manufatura aditiva, é responsável por criar um objeto tridimensional ou componente usando modelos CAD.

Ela faz isso imitando o processo biológico, onde adiciona camadas de materiais ao fazer a peça física. A impressão 3D ajuda a produzir formas funcionais usando menos material, diferente da maneira tradicional de fabricação.

A impressão 3D é usada para criar peças de carro, capas de smartphone, acessórios de moda e na construção no setor de saúde para criar órgãos como aparelhos auditivos e muito mais. Na moda, são usadas para criar roupas à prova de balas e à prova de fogo. Existem diferentes tecnologias 3D a partir das quais todas as indústrias constroem suas impressoras 3D.

A tecnologia de impressão 3D foi adotada por quase todas as indústrias, pois ajuda a desenvolver designs.

Este artigo ajudará você a aprender sobre impressoras 3D, desde seus usos até como funcionam aos diferentes tipos de processos de impressão 3D.

Qual é o Principal Uso da Impressão 3D?

• Indústria da Construção

Existem numerosos exemplos de impressão 3D usada na indústria da construção. É usada na fabricação de componentes usados na construção. Algumas das aplicações 3D usadas na construção são extrusões como cimento, espuma de cera, polímeros, ligação de pó que incluem ligação reativa, sinterização, polímero e soldagem aditiva.

• Prototipagem e Fabricação

Impressora 3D foi feita inicialmente para ajudar com prototipagem rápida. O protótipo de modelo de injeção tradicional era muito caro e levava uma eternidade para completar um único modelo. Com manufatura aditiva, prototipagem é rápida e não tão cara quanto a primeira. Você pode fabricar um componente em uma hora, diferente de antes.

O tempo reduzido na prototipagem ajudou a tornar o processo de fabricação rápido e barato comparado a antes.

Devido à tecnologia 3D, empresas agora estão personalizando seus serviços, e até consumidores podem personalizar os produtos que compram usando software baseado na web. Ajudou no crescimento da indústria de fabricação.

• Automóveis

Automóveis têm usado impressão 3D agora por décadas. A indústria automotiva usa manufatura aditiva para criar protótipos que os ajudam a criar um novo modelo de carro.

Você também pode usar impressoras 3D para fazer peças de reposição de veículos de alta qualidade e custo-efetivas. Além disso, a tecnologia 3D ajudou a aumentar o fluxo de trabalho em automóveis. Isso envolve gabaritos personalizados, fixadores e outras ferramentas usadas em carro único, especialmente para máquinas de alto desempenho.

Quais São os Benefícios da Impressão 3D?

• Designs São Mais Flexíveis

Com impressão 3D, designs complexos agora são fáceis de projetar, diferentemente dos métodos tradicionais de fabricação. Processadores tradicionais têm restrições que não existem com impressão 3D.

Antes de as pessoas abraçarem a impressão 3D, o preço de comprar órgãos impressos para aplicações de engenharia de tecidos costumava ser mais que imóveis. Agora, empresas com influência considerável introduziram órgãos impressos em 3D em sua linha de produção e estão anunciando-os.

• Produção de Protótipos em Taxa Rápida

Com impressão 3D, fabricantes podem produzir objetos em taxa mais rápida. Métodos de impressão 3D aumentaram a velocidade na qual o protótipo é processado, completando cada etapa mais rápido que antes.

Além disso, a impressão 3D tem custo menor comparado a usinagem de protótipos, que leva uma eternidade. Ajuda a completar cada modificação de design em taxa mais eficiente. Isso ajudou empresas a reduzir o preço de seus objetos impressos em 3D, fazendo mais vendas, logo mais lucros.

• Imprima Quando Precisar

Com impressão 3D, você imprime apenas sob demanda, pois não precisa de muito espaço para estocar inventário. Isso ajudará você a economizar espaço e custo, pois não precisa imprimir o que não precisa.

3D é projetado para armazenar todos os seus arquivos em sua biblioteca virtual, pois são impressos por tecnologias conhecidas como CAD e STL. Isso significa que você pode recuperá-lo a qualquer momento que quiser o arquivo e imprimi-lo. Além disso, você pode fazer edições e ainda usar o arquivo.

• Peças Leves

A maioria dos materiais de impressão usados são plásticos, embora existam alguns metais usados. Isso é vantajoso para as indústrias automotiva e aeroespacial, onde preferem materiais mais leves para tornar seus produtos mais eficientes.

Objetos podem ser criados de diferentes materiais usando impressão 3D para adquirir propriedades como resistência ao fogo, à prova d'água e à prova de balas ao fazer certos objetos.

• Menos Resíduos

Usando tecnologia 3D, você só produz objetos 3D com os únicos materiais necessários, o que significa que há menos ou nenhum desperdício. Diferente do método tradicional onde objetos são feitos de grandes pedaços de materiais que não são recicláveis e então o objeto é cortado, levando a tanto desperdício. Ao reduzir desperdício, manufatura aditiva ajudou a reduzir custos de produção e, portanto, mais lucro para indústrias e fabricantes.

• São Fáceis de Acessar

Com o tempo, a impressão 3D tornou-se mais acessível a ponto de provedores de serviços locais oferecerem impressão 3D. Isso ajuda a economizar tempo e custos de transporte. Com métodos tradicionais de fabricação, os serviços eram encontrados em certas áreas e países, tornando o transporte caro, e você gasta muito tempo.

• São Mais Amigáveis ao Meio Ambiente

Primeiro, a impressão 3D conserva o meio ambiente não desperdiçando materiais. Também usa menos combustível, pois usa materiais leves. Dessa forma, o meio ambiente é preservado comparado à maneira tradicional de fabricação, que usa materiais em excesso.

• Melhor Saúde

A tecnologia 3D permitiu melhor assistência médica e salvou mais vidas, pois pode-se imprimir órgãos usando impressão 3D. Partes como fígado, rim e coração. Além disso, ajudam no desenvolvimento de partes sensoriais como aparelhos auditivos. Mais avanços estão sendo desenvolvidos usando tecnologia e melhorando ainda mais o setor de saúde.

O que São Impressoras 3D e Seus Usos?

Impressoras 3D são objetos que permitem ao usuário imprimir um objeto em 3 dimensões, que é uma imagem de design auxiliado por computador (CAD). O processo também é chamado de manufatura aditiva.

Ajuda produtores a cortar custo e tempo rápido e não desperdiça materiais como métodos tradicionais de fabricação (veja mais detalhes do que é impressão 3D).

• Moda e Fabricação de Roupas

Impressoras 3D são usadas na criação de novas declarações de moda e fabricação de roupas. Impressoras 3D tornaram designers acessíveis e trouxeram uma imensa gama de novas tendências de moda.

Tecnologia 3D é usada na alteração do têxtil durante a produção. Dessa forma, levou à criação de novos têxteis. Um exemplo é roupas à prova de balas, à prova de fogo que retêm calor. Mais desenvolvimento e inovação estão ocorrendo na indústria da moda, usando impressoras 3D para experimentar coisas.

• Joias e Arte Impressas em 3D

Impressoras 3D trouxeram um novo mundo de joias e arte que não existia com joias tradicionais. Trouxe joias individuais e únicas; também, agora se pode personalizar uma peça barato usando materiais 3D como filamento de ácido polilático (PLA), platina e ouro.

Impressoras 3D criando peças 3D que são comparáveis é fácil e rápido, diferentemente das joias tradicionais artesanais e fundidas, que eram muito trabalho. Agora com tecnologia 3D, há mais materiais imprimíveis que fazem muitos designs diferentes de joias.

Com impressoras 3D de joias, você pode criar peças de resina ou cera no modelo 3D do design. O modelo digital pode ser editado facilmente e criar diferentes modelos melhores. Isso torna protótipos com impressão 3D baratos e extremamente convenientes.

Para compradores, suas experiências foram elevadas um nível, pois agora podem usar protótipos de designs que criaram ou fizeram sugestões para garantir que é o que queriam antes de comprar.

Após confirmar o design, a joia é impressa em 3D usando o mesmo fluxo de trabalho da tradição, resultando em peças espetaculares de joias. Peças de joias feitas usando padrões 3D são feitas usando tecnologia de impressão 3D estereolitografia (SLA).

Além de joias, impressoras 3D deram nova inspiração a artistas. Usando tecnologia de impressão 3D de metal, eles estão criando peças bonitas e únicas. Um exemplo de um artista holandês conhecido como Olivier van Herpt está criando vasos de cerâmica usando impressoras 3D. Também, Gilles Azzarob, um artista digital, faz imagens 3D invisíveis a visíveis de voz onde usam ondas sonoras das vozes.

• Esculturas

Esculturas são outro uso de impressoras 3D. Caso você use o sistema de escaneamento fotográfico 3D, obra de arte física é criada. Dessa forma, muitas novas escolhas são criadas para clientes. Tecnologia 3D deu aos artistas novo poder de criação. Contanto que possam conceber e projetar, então podem produzir.

Um exemplo é um artista na Holanda chamado Danny Van Ryswyk que tem criado esculturas impressas em 3D usadas na filmagem e representam o personagem de Tim Burton.

Como a Impressão 3D Funciona?

A impressão 3D é um método de produção e prototipagem rápida que é altamente versátil. Cresceu e se desenvolveu ao longo de algumas décadas, onde várias indústrias a adotaram mundialmente.

Impressão 3D, que também é chamada de manufatura aditiva, é parte da fabricação. Técnicas de impressão 3D estão criando objetos onde materiais são adicionados a um objeto uma camada após a outra.

O processo de impressão começa fazendo um modelo gráfico da substância que você quer imprimir. Os designs gráficos são feitos usando um pacote de software conhecido como Design Auxiliado por Computador (CAD). Esta parte é a mais intensiva em mão de obra de todo o processo. Os programas usados neste estágio incluem Fusion360, TinkerCAD e SketchUp.

O processo de impressão 3D começa fazendo um modelo gráfico do objeto a ser impresso. Estes são geralmente projetados usando pacotes de software CAD, que podem ser a parte mais intensiva em mão de obra do processo. Programas usados para isso incluem TinkerCAD, Fusion360 e SketchUp.

Se o produto estiver completo, os modelos são testados extensivamente para garantir nenhum defeito nos produtos finais. Com impressão 3D, você pode criar qualquer protótipo. A única coisa que limita é sua imaginação.

Com impressão 3D, você pode desenvolver modelos complexos como CNC e criá-los a um custo mais barato comparado aos tradicionais.

O próximo passo após criar um modelo gráfico é fatiar digitalmente o design para imprimi-lo. Este estágio é importante pois uma impressora 3D não conceitua design 3D da mesma forma que nós. No estágio de fatiamento, o modelo é quebrado em muitas camadas. Após isso, cada camada é enviada à cabeça da impressora para impressão ou simplesmente colocando as camadas em ordem.

Programas como CraftWare e Astroprint são o que são usados no processo de fatiamento. O software fatiador também é usado no preenchimento dos modelos para criar uma estrutura de grade no modelo sólido, pois fornece estabilidade extra.

Neste ponto, eles imprimem materiais extremamente fortes com baixas densidades adicionando estrategicamente bolsas de ar aos produtos finais.

O software também ajuda a adicionar colunas para suporte caso o modelo precise de suporte. Isso porque plástico não pode ser depositado usando ar rarefeito. Agora as colunas ajudam a impressora a cobrir as lacunas. Após isso, as colunas são removidas. Após o programa fatiador completar seu trabalho, então os dados são enviados para a impressora.

Agora neste ponto, o trabalho da impressora 3D começa. Inicia o processo de impressão seguindo as instruções do programa fatiador, mas agora usando diferentes métodos. O método que uma impressora usa depende do tipo de impressora que você está usando.

Um exemplo é quando a tecnologia de impressão 3D usada é similar à tecnologia a jato de tinta onde o bico move para frente e para trás, para cima e para baixo; então, uma cera grossa ou plástico é dispensado, solidificando e forma uma nova seção transversal do objeto.

Por outro lado, modelagem multi-jato usa muitos jatos que trabalham simultaneamente e aumenta modelagem mais rápida.

Após isso, a impressora liga usando bicos a jato de tinta onde aplicam pó seco, e então cola ou um ligante que se juntam e formam camadas impressas em cada. Para formar uma camada, a impressora de ligante tem que fazer duas passagens. A passagem rápida deposita um revestimento fino de pó, e então na segunda passagem, o bico passa o ligante. (aprenda como limpar e desentupir o bico da impressora 3D)

No processo de fotopolimerização, o plástico líquido é exposto a feixes de luz ultravioleta, o que ajuda a converter o plástico de líquido para sólido.

Outra tecnologia 3D usada no processo de impressão é sinterização, que derrete partículas e então usa para imprimir cada camada sucessiva. Após isso, é liberado em um laser para derreter um retardante de chama do pó. Então usa o laser para solidificar e imprimir as camadas. A tecnologia de sinterização também é usada na construção de objetos metálicos.

Este processo pode levar horas ou dias, dependendo da complexidade e tamanho do objeto.

O processo simples é como declarado abaixo, não importa qual tecnologia você esteja usando:

Comece produzindo um modelo 3D que você pretende imprimir usando software CAD.

Então, converta o desenho CAD para formato de linguagem de tesselação padrão (STL). A maioria das impressoras usa arquivos STL, mas algumas outras usam ZPR e ObjDF.

Transfira o arquivo STL ou qualquer outro arquivo que você converteu, para o computador que controla a impressora 3D. Neste ponto, designe o tamanho e a orientação de impressão.

Certifique-se que a impressora 3D está toda configurada configurando todas as máquinas. Por exemplo, você precisa reabastecer polímeros ou o material que sua impressora usa, ligantes e quaisquer outros consumíveis que a impressora precisa.

Neste ponto, inicie a máquina e espere o processo terminar. Verifique a máquina regularmente para garantir que não há erro durante o processo.

Uma vez que a impressão estiver completa, remova o objeto impresso da impressora.

Após isso, é pós-processamento, como escovar o pó e lavá-lo para remover qualquer material solúvel em água de ferramentas de impressão 3D.

Tipos de Tecnologias e Processos de Impressão 3D

Existem diferentes tipos de tecnologias e processos de impressão 3D usados na impressão 3D. Abaixo estão os tipos de tecnologia e como funcionam.

1. Estereolitografia (SLA)

Tecnologia SLA é o processo original de impressão 3D industrial. É perfeito para produzir peças de modelo 3D detalhadas, com superfícies lisas e alta tolerância.

Com SLA, finaliza superfícies para ficarem bonitas e ajuda no funcionamento das peças testando como encaixa após montar. Um exemplo é perfeito na indústria médica, pois é aplicado em modelos anatômicos. Para peças SLA, o sistema 3D usa Viper, iPros e ProJets.

2. Sinterização Seletiva a Laser (SLS)

O SLS funciona derretendo pó de nylon em plástico sólido. As peças SLS são de materiais termoplásticos, o que as torna duráveis, e podem ser melhores para testar funcionalidade e suportar dobradiças vivas e encaixes. O lado negativo é que sua superfície é mais áspera comparada à SL. Como as peças são fortes, não requerem nenhum suporte.

A plataforma de construção é utilizada para suportar muitas peças diferentes em uma única construção. A maioria das peças SLS são usadas como modelos de protótipo que em algum momento serão moldadas por injeção.

3. Impressora 3D PolyJet

Polyjet é outro processo de impressão 3D que tem uma reviravolta. Pode fabricar peças que têm propriedades, materiais e cores diferentes e muitos.

Designers usam Polyjet para prototipagem elastomérica ou em casos onde estão sobre-moldando uma parte. Caso o design seja único e plástico rígido, então outras tecnologias como SL ou SLS são melhores, pois são econômicas comparadas ao Polyjet. isso leva a uma redução de preços em commodities.

O processo Polyjet é melhor para sobre-moldagem e modelos de borracha de silicone. A tecnologia ajuda você a economizar no ferramental inicial que acontece no ciclo de desenvolvimento. Você pode iterar e validar o design rápido.

4. Processamento Digital de Luz (DLP)

A tecnologia de impressão DLP é quase similar à SLA. A diferença entre as duas é que DLP usa um projetor de luz digital para ajudar a piscar uma única imagem em cada camada ao mesmo tempo; em outras palavras, tem múltiplos flashes para as partes maiores.

O projetor é uma tela digital, e as imagens de cada camada são feitas de pixels quadrados, que trazem uma camada formada a partir dos pequenos blocos retangulares chamados voxels.

Também, comparado à SLA, a tecnologia DLP é muito mais rápida no tempo de impressão. Isso é devido à característica onde as camadas são expostas simultaneamente, diferentemente onde a área transversal é rastreada com o ponto do laser.

A luz é projetada na resina usando a tela LED ou a luz ultravioleta direcionada à superfície pelo Dispositivo de Micromirror Digital (DMD). O DMD é responsável por controlar onde a luz é projetada fornecendo um padrão de luz na superfície.

5. A Gama de Impressão 3D de Metal na Proto Labs

Esta tecnologia usa o conceito de laser Mlab e máquinas M2 em peças de metal impressas em 3D.

6. Multi Jet Fusion (MJF)

É similar ao SLS; suas peças funcionais também são construídas a partir de pó de nylon. Mas a diferença é para multi-jet fusion (MJF), em vez de usar o laser para sinterizar o pó de nylon, usa um array de jato de tinta que aplica um agente de fusão no leito do pó. Após isso, um elemento de aquecimento passa sobre o leito, e funde cada camada.

Com este método, o resultado são propriedades mecânicas consistentes comparadas ao SLS, e a superfície é melhor acabada. O processo também acelera o tempo de construção, o que ajuda a reduzir o custo de produção.

7. Modelagem por Deposição Fundida (FDM)

A tecnologia FDM é uma tecnologia de impressão 3D desktop usada para peças de plástico. Funciona extrudando um filamento plástico camada a camada na plataforma de construção. A tecnologia é um método custo-eficiente e rápido na produção de designs físicos.

Pode ser usado para testar funcionalidade, mas deve ser evitado pois suas peças são um pouco ásperas na superfície e não são tão fortes.

8. Sinterização Direta a Laser de Metal (DMLS)

A impressora 3D de metal traz novas possibilidades para modelos de peças de metal. O processo usado na Protolab nas peças de metal impressas em 3D é Sinterização Direta a Laser de Metal (DMLS). A tecnologia é usada para reduzir metal e múltiplas montagens de peças a peças únicas ou uma peça muito mais leve com canais internos.

DMLS é aplicável em prototipagem e produção, pois as peças são densas como aquelas produzidas com processos de fabricação tradicionais.

9. Fusão por Feixe Eletrônico (EBM)

EBM é uma tecnologia de impressão 3D de metal que usa feixes elétricos controlados pela bobina eletromagnética que derrete o pó. O leito é aquecido e está em condição de vácuo no período de construção. O material usado é o que determina a temperatura usada para aquecer o material.

Conclusão

A impressão 3D trouxe mais possibilidades em muitas indústrias e empresas. Além disso, reduziu o custo de produção. A impressão 3D é usada em quase todas as indústrias, como visto neste artigo. Especialmente beneficiou as indústrias médicas, pois pode-se criar células corporais e outros órgãos.