Dominando a Manufatura Aditiva: Tecnologias, Processos e Aplicações

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Se você está lendo isso, provavelmente já sabe o que é uma impressora 3D (se não sabe, leia este artigo sobre impressão 3D vs. injeção de molde). Mas você entende as diferenças entre o vasto número de processos, tecnologias e suas aplicações de manufatura aditiva?

Para começar, aqui estão três maneiras fáceis de categorizar as várias tecnologias de manufatura aditiva:

1. Sólidos Derretidos

Existe toda uma banda de tecnologias de manufatura aditiva que dependem de derreter um material e extruí-lo através de um bico ou efetor final de algum tipo. Essas tecnologias aditivas essencialmente reconstituem um material "completo" (como de um carretel) em uma nova forma derretendo e colocando em camadas em uma nova forma.

2. Solidificação de Líquidos

Você provavelmente não viu isso vindo, mas sim, existe um processo de tecnologia de manufatura aditiva que é o inverso total de derreter sólidos. Confiando tipicamente em resinas ou polímeros fotossensíveis, estas impressoras 3D geralmente funcionam aplicando um laser ou uma projeção para solidificar uma fina película da resina em um objeto sólido.

3. Fusão de Pós

Possivelmente o formato de tecnologia mais amplamente conhecido, fusão de pó funciona exatamente como o nome sugere. O material com o qual você está trabalhando é um pó em seu formato "bruto" e funde junto seja através de um agente aglutinante ou derretendo o material com uma fonte de calor.

Tendo lidado com um punhado das diferentes maneiras que você pode manufaturar aditivamente coisas, vamos mergulhar nos processos específicos de manufatura aditiva.

Processos de Manufatura Aditiva

FFF: Fabricação por Filamento Fundido (Fused Filament Fabrication)

As chances são de que, quando alguém diz impressão 3D, você pensa nesta tecnologia aditiva. Facilmente a tecnologia aditiva mais prolífica do boom em máquinas desktop que começou por volta de 2010, máquinas FFF fabricam produtos com um carretel de plástico que é impulsionado através de um hot end extrusor que derrete o plástico para forma líquida, que é então depositado em um padrão que é uma fatia do objeto. Você pode estar ciente de FFF graças a empresas de hardware de manufatura aditiva como Ultimaker.

Aplicações FFF

FFF é uma tecnologia aditiva fantástica para prototipagem, fazer produtos básicos, testar ideias rapidamente e fluxos de trabalho de ideação geral. Claro, FFF também pode ser usado com mais "permanência" em mente para fabricar produtos. FFF é uma tecnologia confiável para manufatura aditiva, com poucas coisas que podem dar errado, tempo de inatividade mínimo e objetos geralmente bem produzidos. É limitada principalmente pela resolução de impressão, que criará uma troca entre precisão e velocidade. Peças FFF também requerem algum pós-processamento para acabamento, e as linhas de camada geralmente precisam ser removidas para pintura.

SLA & DLP – Estereolitografia e Processamento Digital de Luz

Arguably a segunda tecnologia de impressão 3D mais popular/famosa após FFF, esta tecnologia aditiva também se beneficiou de um boom em empresas começando por volta de 2010. Estas impressoras 3D usam um tanque de resina fotossensível, com o objeto sendo feito passando um laser sobre a camada para solidificar a resina no lugar. DLP difere de SLA projetando a imagem da camada inteira usando um projetor em vez de um laser. Arguably DLP é mais rápido, pois a camada inteira é projetada de uma vez em vez de usar um laser para traçar, mas há novamente trocas, tipicamente ao redor do acabamento superficial. Você provavelmente está ciente de impressão SLA através de empresas como FormLabs.

Aplicações SLA & DLP

Existem muitas opções de resina disponíveis, a maioria das quais simula propriedades de material de plástico. Benefícios SLA sobre FFF são tipicamente precisão e acabamento superficial, então se você está imprimindo objetos com muitos detalhes finos pequenos, SLA servirá melhor. No entanto, o processo SLA exige mais de você como usuário final, requerendo passos extras após a impressão para a peça ficar pronta. SLA também pode imprimir peças grandes e é usado em escala. Você pode se lembrar de ver os sapatos Adidas Futurecraft 4D com sola impressa em 3D, que foram alcançados com tecnologia baseada em SLA da Carbon.

MJF – Multi Jet Fusion

Uau, fusão a jato? E existem múltiplos deles? Sim. Esta tecnologia aditiva é tão incrível quanto seu nome sugere. Multi Jet Fusion produz peças de nylon usando um sistema de jato de tinta não muito dissimilar ao que você teria em uma impressora de papel comum. A cabeça de uma máquina multi-jet fusion é consideravelmente mais complexa que uma cabeça de impressora comum, enviando material e agentes aglutinantes. MJF tende a dar um acabamento e propriedade de material muito mais consistente que seus equivalentes de Sinterização a Laser Seletiva.

Aplicações MJF

Para profissionais, este processo adiciona cor e materialidade juntos para que a prototipagem possa chegar muito mais perto do objeto final do que com outros processos de prototipagem. Esta aplicação de manufatura aditiva é particularmente conveniente quando a cor importa, não apenas de uma perspectiva de acabamento, mas também para representações visuais como imprimir um mapa de calor de tensões diretamente na peça, tornando mais fácil entender o que está acontecendo ao revisar seu objeto.

DMLS – Sinterização Direta a Laser de Metal

Antes de mergulharmos neste, vale notar que DMLS é um processo de manufatura aditiva relativamente novo relativo a outros processos de sinterização a laser. Provavelmente, você saberá o que é SLS (Sinterização Seletiva a Laser) e as peças de nylon que ele faz. DMLS funciona usando o mesmo processo, usando um laser para fundir pó de metal. Tipicamente usado para prototipar peças complexas e fabricar produtos em massa personalizados, DMLS permite que você fabrique peças que serão muito mais fortes (porque, bem... metal é mais forte que plástico na maior parte) e teste.

Aplicações DMLS

Relativo a outros processos, DMLS é caro, pois é um processo de manufatura aditiva de metal. Isso é esperado dado os materiais, a tecnologia e os protocolos de segurança necessários para abrigar uma máquina DMLS são custosos. Mas o custo, claro, vale a pena para poder testar e validar processos. Se você trabalha em aeroespacial ou automotivo, uma impressora DMLS será uma das maneiras mais eficazes de prototipar peças complexas, únicas e estar o mais próximo possível da peça final. Você pode estar pensando, "e usinagem?" Claro, você ainda pode usar usinagem como parte de qualquer processo de prototipagem, mas estamos aqui para discutir objetos que necessitariam o uso de manufatura aditiva.

DED – Deposição Direta de Energia

Impressão DED é melhor pensada como o equivalente em metal ao FFF para plásticos. Máquinas DED usarão ou um pó ou um fio (não muito dissimilar a um carretel de plástico) para aquecer o metal no ponto de extrusão e depositá-lo com um bico.

Aplicações DED

Da descrição de DED, você pode pensar que seria usado em aplicações similares ao FFF, mas com peças de metal. Na realidade, o uso mais comum de DED hoje é construir sobre peças existentes e ser incluído em um processo de manufatura híbrida para aplicações de manufatura aditiva de alta gama. Um dos exemplos mais famosos seria o uso de manufatura híbrida no Porto de Roterdã. Eles imprimem peças 3D em lemes danificados para fazer uma peça de reposição e então usam um processo de usinagem para trazer a peça a um estado concluído, pronta para uso em um novo navio.

Claro, as opções listadas acima não são as únicas tecnologias de manufatura aditiva que podem ser usadas para fazer produtos, mas todas estão disponíveis no Fusion 360 ou Netfabb como saídas para seu fluxo de trabalho.

Qual processo aditivo você usa e para quê? Conte-nos nos comentários. E se você está pronto para levar sua manufatura aditiva ao próximo nível, aqui está como o Fusion 360 pode ajudar.