Impressoras 3D de jato de materiais:visão geral abrangente de processos, componentes e materiais

No que diz respeito aos tipos de fabricação, a impressão 3D é uma das mais impressionantes devido à rapidez com que pode ser desenvolvida e à quantidade de tipos diferentes existentes – incluindo o jato de material. Este método camada por camada é versátil e pode lidar com uma ampla variedade de materiais para construir exatamente o produto que você precisa. Se você está intrigado com o processo, saiba abaixo como ele funciona e os tipos de materiais que você pode usar em uma impressora de jato de material. 

O que é jato de material?

Como muitos outros tipos de impressoras 3D, o jateamento de material envolve a construção de um objeto através de camadas. No entanto, ele se destaca de outros tipos com base na forma como essas camadas são construídas – ele pinga material liquefeito na base de impressão no formato que você projetou. O material utilizado é fotossensível e curado por luz ultravioleta. 

Para garantir que esse processo ocorra sem problemas, você deve conhecer as diferentes partes de uma impressora de jato de material e quais funções elas oferecem. Existem quatro componentes principais, incluindo os cabeçotes de impressão, que são responsáveis ​​por colocar o material na plataforma de construção – outra parte vital. Depois, há o recipiente de material, que retém a resina líquida antes que os cabeçotes de impressão a distribuam. Por último, existe uma luz ultravioleta, responsável pela cura da construção acabada. 

Fornecemos abaixo uma ideia geral de como funciona o jateamento de material. 

Como funciona o processo de jato de material em uma impressora 3D?

Aqui estão as etapas que uma impressora executa para criar um produto com jato de material:

1. A primeira coisa que acontecerá é que a máquina aquecerá a resina ou o material líquido que você está usando para que fique viscoso o suficiente para imprimir.
2. Em seguida, o cabeçote de impressão se moverá com base nas instruções do arquivo de design e liberará pequenas gotas de resina na plataforma de construção.
3. Depois que a primeira camada estiver pronta, a luz UV irá curá-la e então o cabeçote de impressão começará na segunda camada até que o modelo esteja completo.

Quais são os diferentes componentes do jato de material em uma impressora 3D?

Os principais componentes incluem:

1. Cabeçotes de impressão: Distribua o material na plataforma de construção.
2. Fontes de luz UV: Curar e solidificar o material depositado.
3. Construir plataforma: Onde a peça é construída camada por camada.
4. Recipiente de material: Retém a resina líquida antes de ser jateada.

Quais são os diferentes materiais que podem ser injetados em uma impressora 3D?

Existem muitos materiais diferentes que você pode usar com uma impressora de jato de material, o que pode tornar mais difícil a escolha de uma, mas geralmente você descobrirá que está entre polímeros, plásticos e ceras. Ao considerar várias resinas, pense nas propriedades mecânicas que suas peças precisarão, no custo, na facilidade de processamento e acabamento do material e na compatibilidade desse material com sua impressora. Aqui estão vários dos materiais que você encontrará que funcionam com uma impressora a jato de material:

1. Cerâmica

A cerâmica no jateamento de materiais é avançada devido à sua alta temperatura e resistência ao desgaste. O processo envolve o jato de partículas cerâmicas suspensas em um fotopolímero, que é então curado camada por camada com luz UV. O pós-processamento inclui a remoção da matriz polimérica e sinterização para aumentar a resistência. Este processo é adequado para geometrias complexas que são inatingíveis na fabricação de cerâmica padrão, razão pela qual as indústrias aeroespacial, médica e eletrônica o consideram ideal. Os produtos finais possuem excelente estabilidade química e térmica, que muitas vezes é necessária em condições desafiadoras.

Para saber mais, consulte nosso guia completo sobre Cerâmica.

2. Metais

O jateamento de materiais para metais envolve o jato de gotículas finas de um aglutinante com infusão de metal em uma plataforma de construção. Após a deposição, essas gotículas são solidificadas por cura térmica ou UV. As peças passam então por um processo de remoção do ligante, seguido de sinterização para fundir as partículas metálicas. Esta técnica permite a criação de peças metálicas com detalhes intrincados e geometrias complexas que seriam difíceis de produzir com métodos de fabricação tradicionais. É particularmente útil para produzir componentes pequenos e detalhados com acabamento superficial liso em indústrias como joias e suprimentos odontológicos, e na fabricação de protótipos.

Para saber mais, consulte nosso guia O que são metais.

3. Plásticos

Os plásticos utilizados no jateamento de materiais são fotopolímeros, que endurecem quando expostos à luz ultravioleta. O método consiste em criar cada camada do objeto desejado colocando pequenas gotas de fotopolímero em uma plataforma de construção. Este processo é conhecido pela sua extrema precisão e capacidade de criar objetos com detalhes intrincados e superfícies perfeitas. Prototipagem, itens de consumo e modelos odontológicos e médicos estão entre suas muitas aplicações. Uma ampla gama de qualidades mecânicas, de duras a flexíveis, também são possíveis com a diversidade de fotopolímeros atualmente acessíveis, atendendo às necessidades de uma ampla gama de aplicações.

Para saber mais, consulte nosso guia completo sobre O que é plástico.

4. Compostos

Os materiais compósitos no jateamento de materiais são criados pela combinação de dois ou mais materiais distintos para aproveitar suas propriedades combinadas. Normalmente, isso envolve a incorporação de fibras ou partículas em uma matriz de fotopolímero, que é então jateada e curada camada por camada. O resultado é uma peça que se beneficia da resistência e rigidez das fibras, mantendo ao mesmo tempo a versatilidade e a liberdade de design do material da matriz. Esta tecnologia é particularmente benéfica para aplicações que requerem peças com propriedades mecânicas melhoradas, como nos setores automóvel e aeroespacial.

Para saber mais, consulte nosso guia completo sobre Material Composto.

5. Ceras

O principal objetivo das ceras no jateamento de materiais é criar padrões complexos para fabricação de moldes e fundição de precisão. O método consiste na pulverização de materiais derretidos e solidificados que lembram cera para criar as camadas da peça. As características de queima limpa desses materiais são o que os torna ideais para moldagem sem resíduos. Nos setores joalheiro e odontológico, onde a precisão e a atenção aos detalhes são fundamentais, esta aplicação é essencial. Os processos tradicionais de escultura em cera demoram muito mais e custam muito mais dinheiro, mas o jato de material pode criar rapidamente padrões de cera complicados.

6. Resinas

As resinas, especialmente os fotopolímeros, são a base do jateamento de materiais. Esses materiais líquidos são lançados em uma plataforma de construção e curados com luz UV, formando objetos sólidos com alta precisão e acabamentos superficiais lisos. As resinas oferecem uma variedade de propriedades, incluindo transparência, flexibilidade e resistência a altas temperaturas, tornando-as adequadas para uma ampla gama de aplicações, desde prototipagem até peças de uso final em setores como:automotivo, produtos de consumo e saúde.

Para saber mais, consulte nosso guia completo sobre Resinas para Impressão 3D.

7. Silicones

Os materiais de silicone estão se tornando cada vez mais comuns no jateamento de materiais devido à sua resistência ao calor, flexibilidade e biocompatibilidade. Para criar um componente elastomérico sólido, o jateamento de silicone envolve a deposição de gotículas de um pré-polímero de silicone e sua cura. A indústria médica se beneficia muito com esta tecnologia para a criação de próteses e modelos de órgãos personalizados devido à semelhança do silicone com o tecido humano em termos de sensação e propriedades mecânicas.

Para saber mais, consulte nosso guia completo sobre O que é Silicone.

8. Biotintas

Bioinks são materiais especializados projetados para impressão 3D de tecidos e órgãos. Eles consistem em uma matriz biocompatível, geralmente um hidrogel, que suporta o crescimento e a diferenciação celular. No jateamento de material, as biotintas são jateadas e solidificadas para criar estruturas que imitam a matriz extracelular, proporcionando um ambiente propício para as células formarem tecidos funcionais. Esta tecnologia é promissora para a medicina regenerativa, testes de medicamentos e compreensão dos mecanismos das doenças. O desafio reside na otimização das propriedades do material para garantir a viabilidade celular e a função pós-impressão.

9. Fotopolímeros

O jateamento de material utiliza fotopolímeros devido à sua rápida solidificação sob luz UV. Para criar peças exatas e complexas, essas resinas líquidas são injetadas em pequenas gotas e depois curadas camada por camada. Os fotopolímeros são adaptáveis ​​e podem ser usados ​​em uma ampla gama de aplicações, desde a fabricação de peças finais até a prototipagem, graças à sua capacidade de serem fabricados com diferentes qualidades, incluindo:rigidez, transparência e cor. Eles são perfeitos para componentes complexos, itens de consumo e aplicações odontológicas devido à sua alta resolução e acabamento superficial impecável.

10. Materiais de apoio

Os materiais de suporte no jateamento de materiais são essenciais para criar balanços e geometrias complexas. Freqüentemente, eles são jateados simultaneamente com o material de construção e atuam como andaimes durante o processo de impressão. Esses materiais são projetados para serem facilmente removidos após a impressão, seja por dissolução em solvente específico ou por remoção manual. A capacidade de utilizar materiais de suporte amplia as possibilidades de design em jateamento de materiais, permitindo a criação de peças com estruturas internas complexas e componentes móveis.

Cada um desses materiais traz propriedades e vantagens únicas para a mesa, possibilitando a criação de peças que atendem a requisitos específicos para uma ampla gama de aplicações. O jateamento de materiais continua a evoluir, ultrapassando os limites do que pode ser alcançado na fabricação aditiva.