Impressão 3D FDM: Escolhendo entre Soluções Desktop e Industriais

A Modelagem por Deposição Fundida (FDM) é frequentemente associada à ideia de impressão 3D barata. De fato, o baixo custo e a relativa simplicidade do processo FDM o tornam ideal para uso em várias aplicações. Outra vantagem é a impressão em cor, reduzindo o custo de pós-processamento. Em impressoras FDM, um filamento fino de termoplásticos (plásticos que derretem quando aquecidos, solidificam à temperatura ambiente) é alimentado em um bico. O bico aquece e derrete o plástico, que é então depositado aditivamente em camadas finas sucessivas para construir modelos 3D.

Atualmente, o processo de impressão 3D FDM pode ser usado em vários segmentos e aplicações para impressão 3D tanto de consumidor quanto industrial.

Impressão 3D Desktop

A impressão 3D desktop ou FDM de consumidor visa hobbyistas e usuários domésticos amadores com impressoras 3D pequenas, acessíveis e fáceis de usar. Permite que consumidores ou hobbyistas experimentem com seus designs CAD e tenham uma ideia sobre sua viabilidade. Como filamentos FDM também são mais baratos, dá grande escopo para correção do design inicial e para quaisquer modificações.

Características

• Preço: FDM é uma das opções de impressão mais baratas disponíveis no mercado. Seu preço pode começar já em 200 EUR. É barato em termos de impressão quanto de material de construção. Comparado a suas contrapartes como SLA e MJF, que também são usadas principalmente para prototipagem, FDM é mais barato e oferece manufatura sem complicações.
• Volume de construção: Impressoras 3D de consumidor são projetadas para uso doméstico. Portanto, podem ser chamadas de versão mini de suas contrapartes profissionais. O tamanho de impressão varia de 10 x 10 x 10 mm a 200 x 200 x 200 mm.
• Materiais: Os materiais mais comuns para impressão 3D de hobbyista são PLA, ABS, PETG, ASA. São baratos e facilmente disponíveis.
• Resolução: A resolução usual de uma impressora 3D desktop é 100-1000 mícrons nas direções X-Y e cerca de 500 mícrons (0,5 mm) na direção Z.

Aplicações

A maioria das impressoras 3D desktop não são poderosas nem eficientes o suficiente para serem usadas para prototipagem rápida em aplicações industriais. São voltadas a hobbyistas e usuários domésticos que buscam criar peças de reposição, itens personalizados, brinquedos e objetos decorativos, etc. O processo de impressão é geralmente lento; um design complexo pode levar várias horas para imprimir e frequentemente requer supervisão do usuário. Limitações em termos de materiais de impressão e velocidade significam que impressoras 3D de consumidor são melhores usadas em casas.

Limitações

• Menor volume de construção: O volume de construção de impressoras 3D desktop raramente excede 200 x 200 x 200 mm. Isso limita as aplicações da impressora a objetos de pequena escala.
• Baixa resolução: Impressoras 3D desktop geralmente imprimem a 100 mícrons. Isso é significativamente menor que a menor resolução disponível em impressoras profissionais.
• Menor seleção de materiais: Impressoras 3D de consumidor podem usar apenas alguns materiais plásticos para impressão.
• Velocidade de impressão lenta: Velocidade de impressão lenta e erros frequentes de impressão são grandes desafios para adoção generalizada de impressão 3D.
• Baixa precisão: Embora a precisão esteja melhorando gradualmente com cada geração de impressoras 3D desktop, permanece inferior quando comparada a impressoras 3D profissionais. Isso limita a complexidade de objetos que podem ser impressos.

Impressão 3D Industrial

Impressão 3D industrial (também chamada "impressão 3D profissional") é a contrapartida de grau industrial da impressão 3D de consumidor. É usada principalmente para modelagem de conceito, ferramentaria, manufatura, protótipos funcionais e peças de uso final. Impressoras profissionais, como impressoras 3D Stratasys, são significativamente mais caras, poderosas e eficientes que impressoras desktop.

Características

• Preço: Impressoras 3D profissionais são usadas por designers e fabricantes de produtos para fazer moldes e protótipos. Também devem ser capazes de imprimir objetos grandes eficientemente e por isso são caras. O material de construção também é caro. Normalmente acaba sendo 5-6 vezes comparado à impressão de consumidor.
• Volume de Construção: Volume de construção é uma consideração significativa em impressoras 3D profissionais pois determina a maior peça que pode ser construída de uma vez. O tamanho de construção varia de 200 x 200 x 300 mm a 914 x 610 x 914 mm dependendo da impressora.
• Materiais: Os materiais mais comuns são PC, ABS M30, ULTEM.
• Resolução: Resolução refere-se à espessura mínima da camada de construção. É requisito chave para aplicações profissionais. Impressoras profissionais podem imprimir em resoluções tão baixas quanto 16 mícrons (Stratasys Objet1000). Impressoras de produção de alta gama podem até imprimir camadas de apenas três mícrons de espessura (3D Systems Pro 60 HD).

Materiais

Uma das principais vantagens de impressoras industriais sobre suas contrapartes desktop é a gama de materiais que podem imprimir. A maioria dos fabricantes tem seu próprio portfólio proprietário de materiais especialmente projetados. A ampla gama de materiais disponíveis significa que usuários finais podem selecionar o material que atende seus requisitos de impressão.
Impressoras industriais também permitem uso de materiais muito mais avançados. Como exemplo, a Xometry oferece uma opção especial de impressão 3D FDM para peças ABS com material Stratasys M30, que tem maior resistência e melhores propriedades que uma opção padrão.

Aplicações

Modelagem de Conceito

Modelagem de conceito envolve trazer ideias e conceitos em estágio inicial à vida. Modelagem de conceito é comum em empresas de design, engenharia e arquitetura para testes, provas e melhoria de designs iniciais brutos.

Manufatura de Moldes

Impressoras 3D profissionais permitem que fabricantes façam moldes e fundições para ferramentas, fixadores e gabaritos internamente em horas, diminuindo drasticamente o tempo de produção.

Manufatura Rápida

Custos reduzidos e velocidades de produção mais rápidas significam que fabricantes podem usar impressoras 3D para criar peças de uso final diretamente sem ferramentaria. Manufatura rápida pode ser uma alternativa viável à produção em linha de montagem nos próximos anos se tecnologias de impressão 3D continuarem progredindo no ritmo atual.

Prototipagem Rápida

Um dos principais benefícios de impressoras profissionais é sua capacidade de fazer peças móveis em diferentes materiais. Isso permite que fabricantes produzam protótipos totalmente funcionais para fins de teste. Prototipagem rápida pode aumentar a produtividade e ajudar a identificar erros cedo no processo de design.

Limitações

Impressão Cara

O custo elevado na impressão surge devido ao material de construção caro. Existem outros processos como SLA e SLS que estão quase no mesmo nível de preço e também oferecem diferentes materiais.

Conclusão

A tabela abaixo dá um breve resumo de ambos tipos de impressoras.

	Impressão 3D Desktop	Impressão 3D Industrial
Preço das impressoras	€	€€€
Volume de construção	10 x 10 x 10 mm a 200 x 200 x 200 mm	200 x 200 x 300 mm a 914 x 610 x 914 mm
Resolução	~1000 mícrons (X-Y) – 500 mícrons (Z)	~3 – 16 mícrons
Velocidade	Baixa	Alta
Precisão	Média	Alta

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