Tipos de tecnologia de impressão 3D

O termo impressão 3D abrange várias tecnologias de fabricação que constroem peças camada por camada. Cada um varia na forma como formam peças plásticas e metálicas e podem diferir na seleção de materiais, acabamento superficial, durabilidade e velocidade e custo de fabricação.

Existem vários tipos de impressão 3D, que incluem:

• Estereolitografia (SLA)
• Sinterização Seletiva a Laser (SLS)
• Modelagem de deposição fundida (FDM)
• Processo de luz digital (DLP)
• Multi Jet Fusion (MJF)
• PolyJet
• Sinterização direta de metal a laser (DMLS)
• Fusão por feixe de elétrons (EBM)

Selecionar o processo de impressão 3D certo para sua aplicação requer uma compreensão dos pontos fortes e fracos de cada processo e mapear esses atributos para suas necessidades de desenvolvimento de produto. Vamos primeiro discutir como a impressão 3D se encaixa no ciclo de desenvolvimento do produto e, em seguida, dar uma olhada nos tipos comuns de tecnologias de impressão 3D e nas vantagens de cada uma.

Impressão 3D para prototipagem rápida e além

É seguro dizer que a impressão 3D é mais usada para prototipagem. Sua capacidade de fabricar rapidamente uma única peça permite que os desenvolvedores de produtos validem e compartilhem ideias de maneira econômica. Determinar a finalidade do seu protótipo informará qual tecnologia de impressão 3D será mais benéfica. A manufatura aditiva pode ser adequada para uma variedade de protótipos que vão desde modelos físicos simples até peças usadas para testes funcionais.


A tecnologia SLA forma peças de plástico curando uma resina líquida termofixa com um laser UV. À medida que as peças são construídas, elas requerem estruturas de suporte que são removidas assim que a construção é concluída.
Apesar da impressão 3D ser quase sinônimo de prototipagem rápida, há cenários em que é um processo de produção viável. Normalmente, essas aplicações envolvem volumes baixos e geometrias complexas. Frequentemente, os componentes para aplicações aeroespaciais e médicas são candidatos ideais para impressão 3D de produção, pois geralmente atendem aos critérios descritos anteriormente.

Cinco considerações sobre impressão 3D

Como a maioria das coisas na vida, raramente há uma resposta simples ao selecionar um processo de impressão 3D. Quando ajudamos os clientes a avaliar suas opções de impressão 3D, normalmente apontamos cinco critérios principais para determinar qual tecnologia atenderá às suas necessidades:

1. Orçamento
2. Requisitos mecânicos
3. Aparência cosmética
4. Seleção de material
5. Geometria

Uma vez concluída a construção do SLS, o técnico remove a peça do leito de pó, remove o excesso de material e em seguida, o grânulo explode a peça.

Processos de impressão 3D em polímero

Vamos descrever alguns processos comuns de impressão 3D em plástico e discutir quando cada um oferece o maior valor para desenvolvedores, engenheiros e designers de produtos.

Estereolitografia (SLA)

A estereolitografia (SLA) é o processo de impressão 3D industrial original. As impressoras SLA se destacam na produção de peças com altos níveis de detalhes, acabamentos de superfície suaves e tolerâncias rígidas. Os acabamentos superficiais de qualidade nas peças SLA não apenas têm uma boa aparência, mas também podem ajudar na função da peça - testar o encaixe de uma montagem, por exemplo. É amplamente utilizado na indústria médica e as aplicações comuns incluem modelos anatômicos e microfluídicos. Usamos impressoras 3D Vipers, ProJets e iPros fabricadas pela 3D Systems para peças SLA.

Sinterização Seletiva a Laser (SLS)

Sinterização a laser seletiva  (SLS) funde pós à base de nylon em plástico sólido. Como as peças SLS são feitas de material termoplástico real, elas são duráveis, adequadas para testes funcionais e podem suportar dobradiças vivas e encaixes de pressão. Em comparação com o SL, as peças são mais fortes, mas têm acabamentos superficiais mais ásperos. O SLS não requer estruturas de suporte para que toda a plataforma de construção possa ser utilizada para aninhar várias peças em uma única construção, tornando-a adequada para quantidades de peças maiores do que outros processos de impressão 3D. Muitas peças SLS são usadas para protótipos de projetos que um dia serão moldados por injeção. Para nossas impressoras SLS, usamos máquinas sPro140 desenvolvidas por sistemas 3D.

PolyJet

PolyJet é outro processo de impressão 3D de plástico, mas há uma diferença. Ele pode fabricar peças com várias propriedades, como cores e materiais. Os designers podem aproveitar a tecnologia para prototipagem de peças elastoméricas ou sobremoldadas. Se o seu design for um único plástico rígido, recomendamos aderir ao SL ou SLS - é mais econômico. Mas se você estiver prototipando um projeto de sobremoldagem ou borracha de silicone, a PolyJet pode evitar que você precise investir em ferramentas no início do ciclo de desenvolvimento. Isso pode ajudá-lo a iterar e validar seu design mais rapidamente e economizar dinheiro.

Processamento de luz digital (DLP)

O processamento de luz digital é semelhante ao SLA, pois cura resina líquida usando luz. A principal diferença entre as duas tecnologias é que o DLP usa uma tela de projetor de luz digital, enquanto o SLA usa um laser UV. Isso significa que as impressoras 3D DLP podem criar imagens de uma camada inteira da construção de uma só vez, resultando em velocidades de construção mais rápidas. Embora frequentemente usado para prototipagem rápida, o maior rendimento da impressão DLP o torna adequado para execuções de produção de baixo volume de peças plásticas.


A Protolabs usa as máquinas Mlab e M2 da Concept Laser para peças de metal impressas em 3D.

Multi Jet Fusion (MJF)

Semelhante ao SLS, o Multi Jet Fusion também constrói peças funcionais a partir de pó de nylon. Em vez de usar um laser para sinterizar o pó, a MJF usa uma matriz de jato de tinta para aplicar agentes de fusão ao leito de pó de nylon. Em seguida, um elemento de aquecimento passa sobre o leito para fundir cada camada. Isso resulta em propriedades mecânicas mais consistentes em comparação com o SLS, bem como acabamento superficial aprimorado. Outro benefício do processo MJF é o tempo de construção acelerado, o que leva a custos de produção mais baixos.

Modelagem de deposição fundida (FDM)

A modelagem por deposição fundida (FDM) é uma tecnologia de impressão 3D comum para peças de plástico. Uma impressora FDM funciona extrudando um filamento de plástico camada por camada na plataforma de construção. É um método econômico e rápido para produzir modelos físicos. Existem alguns casos em que o FDM pode ser usado para testes funcionais, mas a tecnologia é limitada devido a peças com acabamentos superficiais relativamente ásperos e falta de resistência.

Processos de impressão 3D de metal

Sinterização direta de metal a laser (DMLS)

A impressão 3D em metal abre novas possibilidades para o design de peças de metal. O processo que usamos na Protolabs para imprimir peças metálicas em 3D é a sinterização direta de metal a laser (DMLS). Muitas vezes, é usado para reduzir montagens metálicas de várias peças em um único componente ou peças leves com canais internos ou recursos ocos. O DMLS é viável tanto para prototipagem quanto para produção, pois as peças são tão densas quanto as produzidas com métodos tradicionais de fabricação de metal, como usinagem ou fundição. A criação de componentes metálicos com geometrias complexas também o torna adequado para aplicações médicas em que o design de uma peça deve imitar uma estrutura orgânica.

Fusão por feixe de elétrons (EBM)

A fusão por feixe de elétrons é outra tecnologia de impressão 3D de metal que usa um feixe de elétrons controlado por bobinas eletromagnéticas para derreter o pó de metal. A cama de impressão é aquecida e em condições de vácuo durante a construção. A temperatura a que o material é aquecido é determinada pelo material em uso.

Quando usar a impressão 3D

Como afirmado anteriormente, existem alguns denominadores comuns entre os aplicativos de impressão 3D. Se suas quantidades de peças forem relativamente baixas, a impressão 3D pode ser ideal - a orientação que damos aos nossos clientes de serviço de impressão 3D geralmente é de 1 a 50 peças. À medida que os volumes começam a se aproximar das centenas, vale a pena explorar outros processos de fabricação. Se o seu projeto apresenta uma geometria complexa que é crítica para a função da sua peça, como um componente de alumínio com um canal de resfriamento interno, a impressão 3D pode ser sua única opção.

Selecionar o processo certo se resume a alinhar as vantagens e limitações de cada tecnologia aos requisitos mais importantes de sua aplicação. Nos estágios iniciais, quando as ideias estão sendo lançadas e tudo o que você precisa é de um modelo para compartilhar com um colega, esses acabamentos de superfície de degraus de sua parte não são muito preocupantes. Mas quando você atinge o ponto em que precisa realizar testes com usuários, fatores como cosméticos e durabilidade começam a importar. Embora não exista uma solução única para todos, a utilização adequada da tecnologia de impressão 3D durante o desenvolvimento do produto reduzirá o risco de design e, em última análise, resultará em melhores produtos.