Densidades e comprimentos em filamentos de impressão 3D

Uma das principais dúvidas no dia a dia entre os usuários de impressão 3D é saber a densidade do filamento que usarão para saber quanto material consumirão e, portanto, quanto material precisarão para imprimir uma peça em 3D. A densidade (absoluta) é uma quantidade escalar referida à quantidade de massa em um determinado volume de uma substância. Normalmente, os softwares de impressão 3D (Cura, Simplify3D...) permitem obter o comprimento total do filamento que será usado para imprimir o modelo 3D.

É neste ponto que surge o problema porque nem todos os fabricantes facilitam a densidade dos filamentos. Embora a densidade seja muito fácil de calcular conhecendo o comprimento do filamento da bobina. Aqui está como determinar a densidade conhecendo o comprimento do filamento.



Ser:

ρ:Densidade (expressa em g/cm ³ )

m:Massa (expressa em g)

v:Volume (expresso em cm ³ )

S:Área (expressa em cm ² )

l:Comprimento (expresso em cm)

r:Raio (expresso em cm)





Sempre conheceremos todas as variáveis, exceto densidade ou comprimento, portanto, conhecendo uma das duas, podemos encontrar a outra. Deve-se notar que todos os filamentos têm uma margem de arredondamento de ± 0,05mm, então isso também causa uma tolerância final nos cálculos, mas é considerada insignificante.

No caso de não conhecer a densidade e o comprimento total do filamento da bobina, a densidade aproximada sempre pode ser calculada a partir de um comprimento de filamento da bobina. Você deve conhecer sua massa ("pesando" o pedaço de filamento em uma balança de precisão) e conhecendo o comprimento da peça poderemos obter a densidade desse pedaço de filamento que será extrapolável para a bobina completa.

Se, por exemplo, temos uma bobina de 1 kg de PLA de diâmetro 1,75 mm e sabemos que o comprimento do filamento da bobina é de 335 metros, podemos determinar a densidade do mesmo com a fórmula mencionada acima (a equivalência deve ser levada em consideração conta de unidades).



No caso de querer calcular o comprimento a partir da densidade, simplesmente limparia a fórmula mencionada anteriormente. A título de exemplo calculamos o comprimento de uma bobina de 500 g ABS de 2,85 mm de diâmetro sabendo que a densidade da mesma é de 1,04 g/cm ³ .



O gráfico a seguir mostra as densidades dos principais filamentos de impressão 3D conhecidos como PLA, ABS, HiPS, FilaFlex, PP-Polipropileno, PC-Policarbonato, PETG-Polietileno, Nylon, Proto-Pasta, materiais avançados, etc. o PP-Polipropileno é o filamento com menor densidade por isso é adequado para fazer peças leves, enquanto filamentos como a Proto-Pasta de Aço Inox têm uma das maiores densidades ao transportar partículas de aço para mais antigas do PLA.