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os dias de hoje, está muito em voga ouvirmos e falarmos da N revolução industrial 4.0, na internet das coisas, na nova

era digital da informação, e como “consequência”, a tecnologia

de prototipagem está também cada vez mais enraizada nos

diversos setores e atividades do nosso dia-a-dia.

Desde o estudo e desenvolvimento de produtos, passando pela

indústria automóvel e motociclos (moldes e peças), pela

engenharia no estudo de esforços e materiais, na área da saúde

no estudo de doenças, através da visualização de órgãos em

estado físico, na medicina dentária, na industria aeronáutica e até

espacial. São vários os casos de sucesso que podemos encontrar

e que são largamente divulgados através das redes sociais.

Em determinadas áreas têm sido bastante uteis em casos de

reposição de peças que já não se encontra no mercado, devido

ao fim de produção das mesmas.

Tudo isto é possível, graças ao grande desenvolvimento das

tecnologias existentes, e especialmente do rápido crescimento

das matérias-primas, que cada vez mais têm as mesmas

características técnicas dos materiais finais que normalmente só

se conseguia através da injeção (moldes).

No âmbito das tecnologias temos FFF, SLA, Material Jetting e SLS.

A tecnologia FFF (Fused Filament Fabrication), é a mais comum de

se ver, e funciona através de filamento do material pretendido,

que está enrolado numa bobine, que por sua vez é aquecido por

uma resistência e depositado na base através de um bico, onde o

material arrefece e solidifica, fazendo a forma previamente

enviada para a máquina 3D, criando sucessivas camadas, até

termos a forma final.

Existem diferentes máquinas de impressão de filamentos, com

mesa de impressão aquecida ou fria, com câmara quente ou fria

(todas fechadas ou abertas), com um ou dois bicos de extrusão, e

com diferentes dimensões de área de impressão.

Normalmente é das tecnologias mais económicas, dependendo

da finalidade que pretendemos das peças, temos uma gama

muito larga de materiais, desde o mais económico PLA,

passando por materiais para engenharia e terminando em

materiais de alta performance. Outro fator que a distingue é a

capacidade de podermos controlar vários aspetos do processo,

desde a temperatura do bico, a velocidade de extrusão,

velocidade de construção da peça e referentes níveis de camada

de acabamento da peça.

Em termos de qualidade dimensional, ela varia conforme a

máquina e material usado, numa máquina aberta em que não

temos um ambiente controlado, a contração do material é maior,

tendo que contar com essas diferenças na modelação da peça

para compensar, enquanto numa impressora fechada, temos

um ambiente controlado e com maior rigor dimensional.

Exemplos de peças feitas por FFF:

Tecnologia SLA (Stereolithography)

Tecnologia SLS (Selective Laser Sintering)

A tecnologia SLA (Stereolithography), que é a primeira tecnologia

da impressão 3D, tendo sido patenteada, após anos de

desenvolvimento, em 1986.

Esta tecnologia utiliza espelhos (um no eixo do x e outro no eixo de

y), conhecidos como galvanómetros, para mais rapidamente o

laser atravessar o tanque da resina, fazendo a impressão da

peça na plataforma de trabalho. Este processo exige uma

limpeza das peças em álcool isopropílico, seguido de uma cura

para a peça conforme o material que for impresso.

Ao contrário da tecnologia FFF, a maioria dos parâmetros de

impressão não podem ser alterados. O operador somente

controla a posição da peça a imprimir, a localização dos suportes,

o grau de acabamento que pretende e o tipo de material. O grau

de acabamento pode ir de 25 microns até 100 microns.

Nesta tecnologia, o processo de suporte das peças é idêntico ao

da tecnologia FFF, colocando pontos de suporte na peça e hastes

de fixação até à base de impressão.

Com materiais de engenharia, conseguimos simular vários

polímeros, e com isso servir diferentes áreas de mercado, sendo

uma das principais tecnologias na indústria dental, na área da

joalharia, e na área da saúde em geral.

Outra tecnologia disponível para a área de polímeros é a SLS

(Selective Laser Sintering), mais conhecida por utilizar uma cama

de pó (material final pretendido) onde é feita a fusão das

partículas, através da utilização de uma fonte térmica para

Tecnologia SLA (Stereolithography)

Tecnologia SLS (Selective Laser Sintering)

Impressão 3DImpressão 3D

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induzir a fusão, usando um feixe de laser CO2 e também espelhos

como na tecnologia SLA.

Quando um layer está completo, a plataforma baixa e uma lâmina

passa para depositar mais uma camada de material, que o laser

vai fazer a fusão e gerar mais um novo layer, e assim

repetidamente até termos a peça completa.

Nesta tecnologia não é necessário suporte, pois o pó do material

em excesso já serve como suporte, sendo esta uma grande

vantagem da tecnologia SLS, o que significa que no fim da

impressão só temos de limpar o pó em redor das peças e temos

o nosso produto final, podemos também otimizar a área de

impressão, fazendo múltiplas peças diferentes numa só

impressão pelos diferentes níveis.

O pó do material não utilizado na impressão é 50% reutilizável.

Um aspeto que interfere na qualidade da impressão é o tipo de

material (pó) que utilizamos. Materiais com baixa condutividade

térmica são os mais indicados para imprimir, visto que mostram

mais estabilidade durante o processo de impressão.

Um dos materiais mais utilizados é o PA (Nylon), sendo uma das

melhores opções para peças fortes com formas complexas.

Um dos pontos “negativos” desta tecnologia é o elevado preço

das máquinas e que exige colaboradores com muita experiência e

conhecimentos dos materiais, para tirar o máximo de

rentabilização da máquina.

Podemos utilizar esta tecnologia para produção de peças

funcionais (PA12, PA6), produção de baixas quantidades de

peças prontas a usar, peças com canais e formas complexas, que

em tecnologias que exigem suporte pode ser mais difícil de obter.

Esta tecnologia utiliza fotopolimeros em resinas, que são

“lançadas” em pequenas gotas pelas cabeças de impressão, e

curadas através da exposição a luzes ultravioletas, que a cada

layer faz de imediato a cura, ou seja, em cada layer é colocado o

material pretendido e suporte e feito de imediato a cura. Como

nas outras tecnologias faladas, o que promove a qualidade de

acabamento é a resolução do layer que definimos no programa.

Esta tecnologia pode ser comparada às impressoras de papel

que usamos, sendo o mesmo princípio de funcionamento.

Devido a natureza deste processo é possível imprimir diferentes

tipos de materiais ao mesmo tempo e diferentes peças sem

comprometer a velocidade da máquina, sendo das tecnologias

mais rápidas de impressão.

Durante à impressão é necessário colocar sempre material

suporte, que neste caso tem a grande vantagem de ser solúvel,

Tecnologia Material JettingTecnologia Material Jetting

que é removível facilmente no pós-processamento.

Podemos imprimir materiais rígidos com diferentes graus de

flexibilidade na mesma peça, podemos imprimir peças com

material rígido e flexível ao mesmo tempo, materiais biocom-

patíveis e transparentes, assim como com cores.

Novamente o grau de acabamento está diretamente relacionado

com a resolução que definimos no programa de impressão, e que

nesta tecnologia pode chegar aos 16microns, resultando em

peças finas de acabamento excelente, sem necessitar de grande

pós-processamento.

Em termos de precisão dimensional, esta tecnologia é das mais

precisas do mercado, garantindo um desvio máximo em 100mm

de 14microns, isto porque não existe calor envolvido no

processo.

Esta tecnologia é usada para criar protótipos idênticos aos

produtos finais, devido a sua grande precisão, grau de

acabamento e utilização de cores.

Na área médica, através do apoio às cirurgias, usando as

imagens DICOM fornecidas pelos exames médicos, para fazer a

impressão dos órgão ou área afetada do paciente, dando uma

perspetiva diferente aos cirurgiões para estudarem e

prepararem melhor a operação, e também poderem usar na

formação de novos médicos.

Na indústria dos moldes, através da impressão de postiços

moldantes para moldes protótipo, para injeção de pequenas

quantidades de peças (+/-100-120), que podem ser utilizados

em máquinas de injeção e com isso injetar o nosso produto no

material final de produção em série. De salientar que quanto

mais agressivo for o polímero a injetar, menos quantidades

podemos tirar de amostra. Os valores referidos em cima é para

os polímeros mais utilizados (PP, ABS). Conseguimos neste

processo ter uma redução de custos e tempos em relação ao

processo tradicional.

Podemos utilizar também para a execução de gabaris e

ferramentas de apoio a linha de montagem, devido à rapidez do

processo, de uma forma muito rápida temos o produto final.

Joaquim Rainha - CEO Raitec3D