Os tipos de Tecnologia de Impressão 3D
Se você é novo no maravilhoso mundo da impressão 3D, então podemos ser os primeiros a lhe oferecer uma recepção calorosa. Você vai se divertir muito. O desafio imediato que os recém-chegados enfrentam com a tecnologia de impressão 3D é distinguir entre os diferentes processos e materiais disponíveis.
Qual é a diferença entre tipos de impressão 3D como FDM e SLS, por exemplo? Ou SLS e DLP? Ou EBM e DMLS? Pode ser bem confuso. Com tantas siglas diferentes, você seria perdoado por confundir um tipo de impressão 3D com um gênero de dance music.
A primeira coisa a entender é que a impressão 3D é na verdade um termo abrangente que abrange um grupo de processos de impressão 3D. O padrão ISO / ASTM 52900 , criado em 2015, visa padronizar toda a terminologia e classificar cada um dos diferentes tipos de impressoras 3D.
No total, sete categorias diferentes de processos de manufatura aditiva foram identificadas e estabelecidas. Esses sete processos de impressão 3D trouxeram dez tipos diferentes de tecnologia de impressão 3D que as impressoras 3D usam atualmente.
Os tipos de Tecnologia de Impressão 3D
PROCESSO DE IMPRESSÃO 3D: EXTRUSÃO DE MATERIAIS
A extrusão de material é um processo de impressão 3D onde um filamento de material termoplástico sólido é empurrado através de um bocal aquecido, derretendo-o no processo. A impressora deposita o material em uma plataforma de construção ao longo de um caminho predeterminado, onde o filamento resfria e solidifica para formar um objeto sólido.
- Tipos de tecnologia de impressão 3D: FDM (Fused Deposition Modeling), às vezes chamada FFF (Fused Filament Fabrication)
- Materiais: filamento termoplástico (PLA, ABS, PET, TPU)Precisão dimensional: ± 0,5% (limite inferior ± 0,5 mm)
- Aplicações comuns: carcaças elétricas; Testes de forma e ajuste; Jigs e acessórios; Padrões de fundição de investimento
- Pontos fortes: Melhor acabamento superficial; Cor cheia e multi-material disponível
- Pontos Fracos: Frágil, não sustentável para peças mecânicas; Custo mais alto do que o SLA / DLP para fins visuais
3D FDM (Fused Deposition Modeling)
Os dispositivos de extrusão de materiais são os tipos de tecnologia de impressão 3D mais comumente disponíveis – e os mais baratos – no mundo. Você pode estar familiarizado com eles como Fused Deposition Modeling, ou FDM. Eles também são às vezes chamados de Fabricação de Filamentos Fundidos ou FFF.
O modo como funciona é que uma bobina de filamento é carregada na impressora 3D e enviada para um bocal de impressora na cabeça de extrusão. O bocal da impressora é aquecido a uma temperatura desejada, após o que um motor empurra o filamento através do bocal aquecido, fazendo com que derreta.
A impressora move a cabeça de extrusão ao longo das coordenadas especificadas, colocando o material fundido na placa de construção, onde ele resfria e solidifica.
Quando uma camada é concluída, a impressora continua a estabelecer outra camada. Esse processo de impressão de seções transversais é repetido, construindo camada sobre camada, até que o objeto esteja totalmente formado.
Dependendo da geometria do objeto, às vezes é necessário adicionar estruturas de suporte, por exemplo, se um modelo tiver partes salientes inclinadas.
Os tipos de Tecnologia de Impressão 3D
PROCESSO DE IMPRESSÃO 3D: POLIMERIZAÇÃO DA CUBA
A polimerização de cuba é um processo de impressão 3D em que uma resina de fotopolímero em um cuba é seletivamente curada por uma fonte de luz. As duas formas mais comuns de polimerização de IVA são SLA (Estereolitografia) e DLP (Digital Light Processing).
A diferença fundamental entre esses tipos de tecnologia de impressão 3D é a fonte de luz que eles usam para curar a resina. As impressoras SLA usam um laser de pontos, em contraste com a abordagem voxel usada por uma impressora DLP.
- Tipos de Tecnologia de Impressão 3D: Estereolitografia (SLA), Processamento de Luz Direta (DLP)
- Materiais: Resina de fotopolímero (Standard, Castable, Transparent, High Temperature)Precisão dimensional: ± 0,5% (limite inferior ± 0,15 mm)
- Aplicações comuns: Protótipos de polímero tipo injeção; Jóias (fundição de investimento); Aplicações dentárias; Aparelhos auditivos
- Pontos fortes: acabamento superficial suave; Detalhes do recurso fino
- Pontos Fracos: Frágil, não é adequado para peças mecânicas
3D Estereolitografia (SLA)
O SLA possui a distinção histórica de ser a primeira tecnologia de impressão 3D do mundo. A estereolitografia foi inventada por Chuck Hull em 1986, que depositou uma patente na tecnologia e fundou a empresa 3D Systems para comercializá-la.
Uma impressora SLA usa espelhos, conhecidos como galvanômetros ou galvos, com um posicionado no eixo X e outro no eixo Y. Estes galvos apontam rapidamente um feixe de laser através de uma cuba de resina, curando seletivamente e solidificando uma seção transversal do objeto dentro desta área de construção, construindo-a camada por camada.
A maioria das impressoras SLA usa um laser de estado sólido para curar peças. A desvantagem desses tipos de tecnologia de impressão 3D usando um laser de pontos é que ele pode levar mais tempo para rastrear a seção transversal de um objeto quando comparado ao DLP.
3D Digital Light Processing (DLP)
Olhando para as máquinas de processamento digital de luz, esses tipos de tecnologia de impressão 3D são quase o mesmo que o SLA. A principal diferença é que o DLP usa um projetor de luz digital para fazer uma única imagem de cada camada de uma vez (ou vários flashes para partes maiores).
Como o projetor é uma tela digital, a imagem de cada camada é composta de pixels quadrados, resultando em uma camada formada a partir de pequenos blocos retangulares chamados voxels.
O DLP pode alcançar tempos de impressão mais rápidos em comparação com o SLA. Isso porque uma camada inteira é exposta de uma só vez, em vez de traçar a área da seção transversal com a ponta de um laser.
A luz é projetada na resina usando telas de diodo emissor de luz (LED) ou uma fonte de luz UV (lâmpada) que é direcionada para a superfície de construção por um Dispositivo de Micromirródromo Digital (DMD).
Um DMD é um conjunto de micro-espelhos que controlam onde a luz é projetada e geram o padrão de luz na superfície de construção.
Os tipos de Tecnologia de Impressão 3D
PROCESSO DE IMPRESSÃO 3D: FUSÃO DE CAMA EM PÓ (POLÍMEROS)
O Powder Bed Fusion é um processo de impressão 3D em que uma fonte de energia térmica induz seletivamente a fusão entre partículas de pó dentro de uma área de construção para criar um objeto sólido.
Muitos dispositivos de fusão de leito de pó também empregam um mecanismo para aplicação e alisamento de pó simultâneo a um objeto que está sendo fabricado, de modo que o item final seja envolto e apoiado em pó não utilizado.
- Tipos de tecnologia de impressão 3D: Sinterização seletiva a laser (SLS)
- Materiais: Pó termoplástico (Nylon 6, Nylon 11, Nylon 12)Precisão dimensional: ± 0.3% (limite inferior ± 0.3 mm)
- Aplicações comuns: peças funcionais; Condutas complexas (desenhos ocos); Produção de peças de baixa produção
- Pontos fortes: partes funcionais, boas propriedades mecânicas; Geometrias complexas
- Fraquezas: prazos de entrega mais longos; Custo mais alto que o FFF para aplicações funcionais
3D Sinterização seletiva a laser (SLS)
Criar um objeto com tecnologia Powder Bed Fusion e pó de polímero é geralmente conhecido como Sinterização Seletiva a Laser (SLS). À medida que as patentes industriais expiram, esses tipos de tecnologia de impressão 3D estão se tornando cada vez mais comuns e de menor custo.
Primeiro, um recipiente de pó de polímero é aquecido a uma temperatura logo abaixo do ponto de fusão do polímero. Em seguida, uma lâmina de recobrimento ou um limpador depositam uma camada muito fina do material em pó – tipicamente 0,1 mm de espessura – sobre uma plataforma de construção.
Um raio laser de CO2 começa então a escanear a superfície. O laser irá seletivamente sinterizar o pó e solidificar uma seção transversal do objeto. Assim como o SLA, o laser é focado no local correto por um par de galvos.
Quando toda a seção transversal é digitalizada, a plataforma de construção se moverá para baixo uma espessura de camada de altura. A lâmina de recobrimento deposita uma nova camada de pó no topo da camada recentemente escaneada, e o laser irá sinterizar a próxima seção transversal do objeto sobre as seções transversais previamente solidificadas.
Essas etapas são repetidas até que todos os objetos sejam totalmente fabricados. Pó que não foi sinterizado permanece no lugar para suportar o objeto que possui, o que elimina a necessidade de estruturas de suporte.
Os tipos de Tecnologia de Impressão 3D
PROCESSO DE IMPRESSÃO 3D: MATERIAL DE JATEAMENTO
O Material Jetting é um processo de impressão 3D em que gotículas de material são seletivamente depositadas e curadas em uma placa de construção. Usando fotopolímeros ou gotículas de cera que curam quando expostos à luz, os objetos são formados uma camada de cada vez.
A natureza do processo de Material Jetting permite que diferentes materiais sejam impressos no mesmo objeto. Uma aplicação para essa técnica é fabricar estruturas de suporte de um material diferente para o modelo que está sendo produzido.
- Tipos de tecnologia de impressão 3D: Material Jetting (MJ), Drop on Demand (DOD)
- Materiais: Resina de fotopolímero (Standard, Castable, Transparent, High Temperature)Precisão dimensional: ± 0,1 mm
- Aplicações comuns: protótipos de produtos em cores; Protótipos tipo moldes de injeção; Moldes de injeção de baixa corrida; Modelos médicos
- Pontos fortes: Melhor acabamento superficial; Cor cheia e multi-material disponível
- Pontos Fracos: Frágil, não é adequado para peças mecânicas; Custo mais alto do que o SLA / DLP para fins visuais
3D Material Jetting (MJ)
Material Jetting (MJ) funciona de maneira semelhante a uma impressora jato de tinta padrão. A principal diferença é que, em vez de imprimir uma única camada de tinta, várias camadas são construídas uma sobre a outra para criar uma peça sólida.
A cabeça de impressão injecta centenas de minúsculas gotas de fotopolímero e depois as cura / solidifica usando uma luz ultravioleta (UV). Depois de uma camada ter sido depositada e curada, a plataforma de compilação é abaixada em uma espessura de camada e o processo é repetido para criar um objeto 3D.
O MJ é diferente de outros tipos de tecnologia de impressão 3D que depositam, sinterizam ou curam materiais de construção usando deposição pontual. Em vez de usar um único ponto para seguir um caminho que delineia a área da seção transversal de uma camada, as máquinas MJ depositam o material de construção de maneira rápida e linear.
A vantagem da deposição em linha é que as impressoras MJ são capazes de fabricar vários objetos em uma única linha, sem impacto na velocidade de construção. Desde que os modelos estejam organizados corretamente e o espaço dentro de cada linha de construção seja otimizado, o MJ é capaz de produzir peças em um ritmo mais rápido do que outros tipos de impressoras 3D.
Objetos feitos com MJ requerem suporte, que são impressos simultaneamente durante a construção a partir de um material solúvel que é removido durante o estágio de pós-processamento. O MJ é um dos únicos tipos de tecnologia de impressão 3D que oferece objetos feitos de impressão multimaterial e colorida.
3D Drop on Demand (DOD)
Drop on Demand (DOD) é um tipo de tecnologia de impressão 3D que usa um par de jatos de tinta. Um deposita os materiais de construção, que normalmente é um material semelhante a cera. O segundo é usado para material de suporte dissolúvel. Como ocorre com os tipos típicos de tecnologia de impressão 3D, as impressoras DOD seguem um caminho predeterminado para injetar material em uma deposição pontual, criando a área da seção transversal de um objeto camada por camada.
As impressoras DOD também usam um cortador que corta a área de construção depois que cada camada é criada, garantindo uma superfície perfeitamente plana antes de iniciar a próxima camada. Impressoras DOD são geralmente usadas para criar padrões adequados para fundição por cera perdida ou fundição de investimento, e outras aplicações de fabricação de moldes.
Os tipos de Tecnologia de Impressão 3D
PROCESSO DE IMPRESSÃO 3D: JET BINDER
O Binder Jetting é uma tecnologia de impressão 3D similar ao SLS, com a exigência de uma camada inicial de pó na plataforma de criação. Mas, ao contrário do SLS, que usa um laser para sinterizar o pó, o Binder Jetting movimenta uma cabeça de impressão sobre as gotículas de aglutinante depositadas na superfície do pó, que são tipicamente de 80 mícrons de diâmetro. Essas gotículas ligam as partículas de pó juntas para produzir cada camada do objeto.
Uma vez impressa uma camada, o leito de pó é baixado e uma nova camada de pó é espalhada sobre a camada recentemente impressa. Esse processo é repetido até que um objeto completo seja formado.
O objeto é então deixado no pó para curar e ganhar força. Depois, o objeto é removido do leito de pó e qualquer pó não ligado é removido usando ar comprimido.
- Tipos de tecnologia de impressão 3D: Binder Jetting (BJ)
- Materiais: Areia ou pó de metal: Inoxidável / Bronze, Areia colorida, Silicia (fundição em areia)
- Precisão dimensional: ± 0,2 mm (metal) ou ± 0,3 mm (areia)
- Aplicações comuns: Peças metálicas funcionais; Modelos de cores completas; Fundição em areiaPontos fortes: baixo custo; Grandes volumes de compilação; Peças metálicas funcionais
- Pontos fracos: Propriedades mecânicas não são tão boas quanto as fusões de metais em pó
3D Sand Binder Binder
Com os dispositivos Sand Binder Jetting, esses são tipos de tecnologia de impressão 3D de baixo custo para a produção de peças de areia, por exemplo, arenito ou gesso.
Para modelos a cores, os objetos são fabricados usando um pó de PMM ou baseado em gesso em conjunto com um agente aglutinante líquido. O cabeçote de impressão primeiro injetora o agente de encadernação, enquanto um cabeçote de impressão secundário jorra em cores, permitindo a impressão de modelos totalmente coloridos.
Depois de as peças estarem completamente curadas, são removidas do pó solto e limpo e limpo. Para melhorar as propriedades mecânicas, as peças são frequentemente expostas a um material infiltrante.
Há um grande número de infiltrantes disponíveis, cada um resultando em propriedades diferentes. Revestimentos também podem ser adicionados para melhorar a vivacidade das cores.
O Binder Jetting também é útil para a produção de moldes e núcleos fundidos em areia. Os núcleos e moldes são geralmente impressos com areia, embora areia artificial (sílica) possa ser usada para aplicações especiais.
Após a impressão, os núcleos e moldes são removidos da área de construção e limpos para remover qualquer areia solta. Os moldes estão normalmente prontos para fundição. Após a fundição, o molde é quebrado e o componente final de metal é removido.
A grande vantagem de produzir núcleos e moldes de fundição em areia com o Binder Jetting são as geometrias grandes e complexas que o processo é capaz de produzir a um custo relativamente baixo. Além disso, o processo é bastante fácil de integrar no processo de fabricação ou fundição existente sem interrupção.
3D Metal Binder Jateamento
Os tipos de Tecnologia de Impressão 3D
PROCESSO DE IMPRESSÃO 3D: FUSÃO DE CAMA EM PÓ (METAIS)
O Metal Powder Bed Fusion é um processo de impressão 3D que produz objetos sólidos, usando uma fonte térmica para induzir a fusão entre partículas de pó de metal uma camada de cada vez.
A maioria das tecnologias de Powder Bed Fusion empregam mecanismos para adicionar pó à medida que o objeto é construído, resultando no componente final sendo envolvido no pó de metal. As principais variações nas tecnologias de pó de metal em pó vêm do uso de diferentes fontes de energia; lasers ou feixes de elétrons.
- Tipos de tecnologia de impressão 3D: Direct Metal Laser Sintering (DMLS); Fusão Seletiva a Laser (SLM); Derrame de feixe de elétrons (EBM)
- Materiais: Metal em Pó: Alumínio, Aço Inoxidável, TitânioPrecisão dimensional: ± 0,1 mmAplicações comuns: Peças de metal funcionais (aeroespacial e automotivo); Médico; Dental
- Pontos Fortes: Partes mais fortes e funcionais; Geometrias complexas
- Pontos Fracos: Pequenos tamanhos de construção; Maior preço de todas as tecnologias
3D Sinterização direta a laser de metal (DMLS) / Fusão seletiva a laser (SLM)
3D Electron Beam Melting (EBM)
Diferente de outras técnicas de Fusão em Leito de Pó, a EBM (Electron Beam Melting) usa um feixe de alta energia, ou elétrons, para induzir a fusão entre as partículas de pó de metal.
Um feixe de elétrons focalizado varre uma fina camada de pó, causando fusão localizada e solidificação em uma área de seção transversal específica. Essas áreas são criadas para criar um objeto sólido.
Em comparação com os tipos SLM e DMLS da tecnologia de impressão 3D, a EBM geralmente possui uma velocidade de construção superior devido à sua maior densidade de energia. No entanto, coisas como tamanho mínimo de recurso, tamanho de partícula de pó, espessura de camada e acabamento de superfície são tipicamente maiores.
Também é importante notar que as peças EBM são fabricadas em vácuo e o processo só pode ser usado com materiais condutores.
