A impressão 3D pode ser algo doméstico em um futuro próximo. Sem dúvida, você já deve ter ouvido falar sobre impressão 3D com mais frequência hoje em dia. A tecnologia é considerada um catalisador para outra revolução industrial. Os dias em que a impressão 3D será usada para produções em massa no setor manufatureiro podem não estar longe. A impressão 3D, que está no mercado indústria desde final da década de 1980anteriormente mais popular pelo termo Impressão Aditiva, está fadada a saltar além modelagem e aplicação de prototipagem.
Figura 1: Impressora MakerBot 3D para prototipagem rápida
Então, o que exatamente é impressão 3D ou impressão aditiva? Este é um processo industrial de fabricação de objetos sólidos tridimensionais a partir de um arquivo digital. Um designer ou engenheiro de produto cria um modelo 3D de um produto em software CAD e as impressoras 3D os imprimem camada por camada, criando assim um objeto tridimensional real. Todo o processo, desde a modelagem CAD até a impressão, é digital, de formato livre e controlado por computador. Este pode ser um processo de fabricação comum em breve e produtos reais serão fabricados apenas alimentando modelos CAD 3D para impressoras 3D de nova geração em um futuro próximo.
Como funciona a impressão 3D?
À primeira vista, esta tecnologia pode hipnotizar qualquer pessoa e podemos ficar pensando como um objeto real é criado no ar. Antes que alguém possa achar isso mágico, vamos fazer um pouco de engenharia reversa nessa tecnologia.
Figura 2: Trabalhandog de impressora 3D
A impressão 3D é um processo digital. Os modelos 3D de qualquer objeto na forma de arquivos STL (estereolitografia) ou OBJ (objeto) são arquivos digitais criados em um software CAD.
A impressão é feita camada por camada de baixo para cima em uma base onde cada camada na forma de um código digital é fatiada do arquivo STL ou OBJ. Aqui, cada camada é na verdade uma deposição de material de fabricação na base de maneira definida digitalmente e controlada por computador. O código digital do arquivo STL ou OBJ determina onde o material de fabricação será depositado dentro de uma camada e em que quantidade e proporção. Pode-se imaginar cada camada como um plano 2D onde o material adesivo usado para fazer o objeto é depositado em uma quantidade específica em pontos específicos do plano bidimensional e se solidifica no resfriamento instantâneo, assim como os pixels são agregados para formar uma imagem 2D em um display digital.
O objeto 3D completo é criado imprimindo várias camadas na parte superior, uma após a outra.
A impressão é realizada utilizando materiais aditivos para que cada camada se cimente com a camada sucessiva.
Portanto, uma deposição camada por camada de material aditivo de maneira controlada digitalmente cria um objeto 3D real.
Como o objeto é criado a partir de um arquivo digital, a forma, o tamanho e o design do objeto podem ser controlados, oferecendo imensa escalabilidade.
Se existe desde década de 1980Por que ainda não é um fenômeno industrial comum?
Todo o conceito de impressão 3D parece impressionante. É claro que pode reduzir sobrenaturalmente os custos de produção das indústrias. Desde indústrias de pequena escala até grandes centros de produção, todos deveriam ter adoptado a impressão aditiva e poupado uma fortuna. Ainda assim, não é um processo de fabricação comum. Existem três razões principais por trás disso.
As impressoras 3D são lentas! sim, eles criam objetos 3D reais. Mesmo assim, uma impressora 3D leva horas para fabricar um único protótipo ou item. As lentas velocidades operacionais das impressoras 3D atuais restringem sua aplicação à modelagem e prototipagem. Um aumento nas velocidades operacionais das impressoras 3D no futuro pode abrir sua aplicação nas linhas de montagem das unidades fabris.
Os protótipos ou objetos criados a partir das impressoras 3D atuais apresentam defeitos mecânicos. O processo de impressão não é isento de erros. A precisão da impressão depende da precisão dos arquivos STL ou OBJ e das configurações do software da impressora 3D. Além disso, as impressoras 3D atuais têm controle limitado sobre a temperatura operacional do ambiente onde o material é depositado e solidificado na base. Obviamente, este é outro obstáculo na implantação de impressoras 3D na fabricação de produtos.
As escolhas de materiais estão atualmente limitadas aos plásticos e os produtos reais não são fabricados apenas a partir de plásticos. Uma inovação em materiais aditivos utilizados para impressão 3D pode realmente ampliar as aplicações da tecnologia. Atualmente, apenas plásticos são usados para impressão 3D porque só é possível moldar plásticos e materiais sintéticos semelhantes com controle limitado sobre a temperatura do ambiente de moldagem. Outros materiais têm pontos de fusão muito altos ou, se tiverem pontos de fusão mais baixos, demoram muito para esfriar após a deposição na base.
Figura 3: Materiais de impressão 3D
Por que você deve se interessar pela impressão 3D?
Figura 4: Impressora MakerBot 3D para prototipagem rápida
A Impressão 3D ainda é muito utilizada na modelagem e prototipagem de produtos. Se você está buscando uma carreira em design e engenharia de produtos, deve estar atento a todas as mudanças e inovações que a impressão 3D está acontecendo. Apesar dos erros mecânicos e das velocidades operacionais lentas, a impressão 3D é uma ótima ferramenta para modelagem, prototipagem e teste de projetos de produtos reais. Grandes empresas e fabricantes utilizam a tecnologia para modelar seus produtos, criando novos protótipos e testando na vida real esses protótipos para seus próximos produtos. Mesmo que alguém seja um inovador independente ou tecnocrata, a tecnologia pode ser extremamente útil para ele/ela. O custo de ter uma impressora 3D foi bastante reduzido e pode-se facilmente obter uma impressora 3D de baixo custo para o laboratório se alguém estiver disposto a ajustar o design mecânico de alguns possíveis produtos do futuro.
Figura 5: Tecnologia de impressão 3D de extrusão de material
Pode-se até contribuir com a tecnologia criando sua própria impressora 3D. Muitos estudantes universitários e inovadores se esforçaram com sucesso para criar impressoras 3D melhores. Provavelmente qualquer pessoa também pode construir uma impressora 3D futurística ou de hobby, na tentativa de superar os obstáculos e limitações atuais da tecnologia.
Existem três componentes principais da tecnologia –
1. Modelagem CAD 3D
2. Fatiamento e configurações da impressora
3. Impressão Física
Figura 6: Como funciona a impressão 3D
Se alguém estiver interessado em design e engenharia de produtos, modelagem e fatiamento CAD 3D são os aspectos da tecnologia nos quais devemos nos interessar. Pode-se obter uma impressora 3D de baixo custo e começar a modelar e ajustar as configurações da impressora para imprimir um design. A parte de modelagem CAD envolve a criação de um projeto 3D em um software como AutoCAD, Blender ou qualquer outro e salvar o projeto em um arquivo STL ou OBJ. Os arquivos STL ou OBJ são convertidos em códigos G. Os códigos G são os códigos digitais que uma impressora 3D pode interpretar para imprimir o objeto. Este processo é chamado de Fatiamento. Todas as configurações da impressora também são determinadas nesta fase. O software mais comum usado para fatiar é o Cura. Outra coisa boa é que o Cura é gratuito e de código aberto. Então tudo que alguém precisa para começar com a impressão 3D é um software CAD, Cura e uma impressora 3D que pode ser adquirida de acordo com o orçamento.
E porque não, qualquer pessoa também pode tentar fazer uma impressora 3D do tipo faça você mesmo. É aqui que será necessário dar um passo à frente e aprender como é feita a impressão física. Não existe uma maneira única de realizar a impressão 3D. Muitos inovadores tentaram processos diferentes para criar uma impressora melhor e os empreendimentos ainda estão em andamento. Desde que a impressão 3D foi reconhecida como um processo padrão em modelagem e prototipagem pela indústria, em 2010 o grupo “ASTM F42 – Additive Manufacturing” da Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM) reconheceu sete categorias de manufatura aditiva.
1. Extrusão de material (este é o método de impressão 3D mais comum)
2. Fotopolimerização de cuba
3. Jateamento de encadernação
4. Fusão em leito de pó
5. Deposição dirigida de energia
6. Jateamento de materiais
7. Laminação de Folha
Estes são os métodos padrão reconhecidos de impressão 3D. Qualquer pessoa disposta a adquirir uma impressora 3D DIY precisa aprender sobre esses métodos de impressão 3D padrão reconhecidos. Mais tarde, podem ser feitas experiências com diferentes materiais de fabricação. Pode-se tentar alterar os fatores ambientais, os controles de temperatura e outros fatores de fabricação para criar um dispositivo de impressão tridimensional melhor.
Até onde você pode ir com a impressão 3D?
Definitivamente, a impressão aditiva poderá em breve encontrar aplicação na fabricação regular. Da indústria médica (a bioimpressão é uma forma de impressão 3D usada para medicamentos), automotiva e aeroespacial até a construção civil, têxtil, fabricação de defesa e robótica, a impressão 3D é atualmente usada em uma ampla gama de indústrias para pré-teste de produtos ou peças. projetos.
Figura 7: Modelos e Protótipos Impressos em 3D
Aprender e colocar a mão na massa em um software de modelagem 3D na tentativa de criar designs de protótipos aleatórios ou cuidadosamente pensados pode possivelmente iniciar uma carreira nos setores de design industrial, prototipagem de produtos ou engenharia de design conceitual. Até mesmo obter uma impressora 3D econômica pode permitir testar um protótipo que pode, mesmo que nunca tenha sido pensado, ser um produto futurista impressionante. E por que não tomar a iniciativa de construir uma impressora 3D DIY? Talvez o novo design se torne a próxima grande novidade no próspero setor de impressão 3D.
Definitivamente, a impressão 3D será o rosto da próxima revolução industrial.
