O que é impressão 3D e como funciona?

Impressão 3D – um conjunto de palavras que você ouve em todos os lugares hoje em dia.

Ler sobre isso quase faz parecer magia. Criando objetos físicos do nada, como imprimir um documento em uma folha de papel?

Mas é real. E esta tecnologia existe hoje.

Então, o que é impressão 3D, como funciona e quem a usa? Essas são as questões que abordaremos neste artigo.

O que é impressão 3D?

A impressão 3D é autoexplicativa.

É um processo semelhante à impressão de texto em uma folha de papel. Só que desta vez, em vez de texto, você está produzindo objetos físicos e tridimensionais. E em vez de tinta, você usa poliéster.

Para fazer isso, você precisa de uma impressora 3D especializada. Estas máquinas trabalham com filamento de plástico, que eles podem derreter e moldar em qualquer forma que você queira imprimir. E com a ajuda de um computadorvocê pode imprimir praticamente qualquer coisa.

O filamento é o material mais comum usado para impressão 3D.

Mas está longe de ser o único.

Hoje em dia, inúmeras indústrias contam com essa tecnologia para rápida, fabricação barata. Pense em peças de automóveis, componentes de construção, eletrodomésticos, etc.

Esses produtos são impressos em metal, grafeno, fibra de carbono, entre outros.

Portanto, embora sua impressora 3D de uso doméstico diário possa usar plástico frágil, na realidade, esta é uma indústria massiva. E está crescendo ano após ano.

Como funciona?

Vamos voltar para a configuração inicial por um segundo.

O que uma impressora 3D faz para moldar um filamento de plástico em um modelo completo? Vamos ver o processo o a o.

Como já estabelecemos, você pode imprimir em 3D com vários materiais. Mas o mais comum é PLA, também chamado de polilactídeo. Este é um material termoplástico que pode moldar em qualquer forma quando aquecido e solidifica quando resfriado.

O material de impressão, denominado filamentoé vendido em bobinas na forma sólida.

A impressora então derrete o plástico e o empurra através de um bocal para moldá-lo na forma correta.

Mas como você diz a máquina que forma você quer?

Através de softwares.

O processo de impressão 3D é semelhante à impressão normal. Você carrega o que deseja imprimir no seu computadore a máquina leva a partir daí.

Só que em vez de usar documentos de texto, você usa um software de modelagem 3D.

Com esses programas especializados, você pode criar seu próprio modelo 3D ou baixe um da internet. Há um grande número de comunidades online dedicadas a compartilhar todos os tipos de designs – de estatuetas a pequenos gadgets.

A impressora em si funciona como um robô. Depois de carregar seu projeto, a máquina sabe exatamente como moldá-lo. Ele derrete o filamento e o usa para criar cuidadosamente um objeto físico baseado no modelo de computador 3D.

Então, por que a impressão 3D é tão grande hoje em dia?

Isso se resume a custo. A fabricação aditiva é muito eficiente e ível, a ponto de qualquer pessoa poder fazê-lo em casa. Mas também é prático.

Tem uma vantagem na construção de objetos e formas que seriam difíceis ou impossível fazer a mão. É também um processo muito rápido, desde a prototipagem até a fabricação.

Por isso, muitas indústrias utilizam a impressão 3D.

Além de componentes mecânicos, as empresas podem até produzir materiais orgânicos como alimentos e tecidos humanos. Todas essas coisas não são apenas ideias; eles existem hoje.

História da tecnologia 3D

Mas é claro que nem sempre foi assim.

A história da impressão 3D é mais longa do que você imagina.

O conceito de tecnologia de impressão tridimensional foi idealizado desde a primeira metade do século 20. Mas não foi até o década de 1980 que se tornou realidade.

O mais próximo de um inventor da impressão 3D é o Dr. Hideo Kodama do Instituto Municipal de Pesquisa Industrial de Nagoya. Em 1981, ele inventou uma tecnologia que usava luz ultravioleta para solidificar um polímero.

Ele nunca patenteou sua invenção, no entanto.

As primeiras patentes referentes à impressão 3D foram arquivados em 1984. Foi quando algumas tecnologias usando um método semelhante chamado estereolitografia foram inventados.

Nos anos 90, a manufatura aditiva começou a decolar.

Foi a primeira vez que a impressão 3D foi usado para metalurgia. Foi também quando os institutos de pesquisa começaram a estudar e desenvolver sua própria tecnologia aditiva.

Estes seriam os precursores do que é agora o indústria massiva de impressão 3D.

Indústrias aplicáveis

Baixar um modelo 3D do Batman da internet e imprimi-lo em uma estatueta para sua mesa é legal. Mas como esse mesmo processo beneficia as indústrias hoje?

Como se vê, a tecnologia de impressão 3D é bastante multiuso.

Abaixo estão apenas alguns exemplos das muitas maneiras que ele pode ser utilizado.

Fabricação de carros

Infelizmente, estamos muito longe de poder baixar e imprimir um carro inteiro.

Então, para que são usadas as impressoras 3D na indústria automotiva?

Para um, o prototipagem de novos modelos. Ter uma renderização computadorizada de um carro novo em desenvolvimento nem sempre é suficiente. Imprimi-lo, no entanto, dá aos engenheiros algo físico para inspecionar por falhas. Isso permite que eles façam testes aerodinâmicos e ver como ele se comportaria.

Mas a impressão 3D também ajuda na criação de componentes do carro.

É improvável que você encontre uma peça impressa em seu veículo. Em vez disso, a tecnologia faz parte do estágio de desenvolvimento. A impressão pode ser usada para fazer rapidamente os componentes necessários e realizar os testes adequados.

E finalmente – peças personalizadas.

Quando você precisa fazer um componente especializado para um único veículo, geralmente é mais eficiente imprimi-lo.

Engenharia de aviação

Agora, eu sei o que você está pensando.

“Eu não gostaria de voar em um avião com peças impressas em 3D!”

Na verdade, há uma boa chance de você já ter.

Ambos Boeing e Airbus fizeram uso da tecnologia de impressão 3D para suas aeronaves. A Airbus empregou processos aditivos para peças de reparo há anos. Enquanto isso, em 2020, a Boeing completou um voo de teste bem-sucedido de seu 777X, usando centenas de peças impressas em 3D.

Arquitetura

Este deve ser bastante óbvio.

A arquitetura depende em grande parte de modelos, tanto físicos quanto digitais. Se você tiver uma renderização 3D altamente detalhada do seu projeto, é muito mais fácil imprimi-lo imediatamente. Isso massivamente simplifica o processo de trabalho.

E aqui está uma coisa muito legal:

Os aplicativos de impressão 3D podem especificar o material de um modelo também. Digamos que você tenha uma cerca de madeira. Em seguida, a impressora pode usar um poliéster especial que confere à impressão final um textura semelhante à madeira.

Dessa forma, você pode imprimir modelos que parecem feitos de materiais diferentes.

Arqueologia

Isso mesmo, os arqueólogos usam modelos impressos em 3D para restaurar ou recriar artefatos. Restos que foram perdidos, danificados ou destruídos podem ser reconstruídos. Restos esqueléticos pode ser reconstruído.

E isso é apenas a ponta do iceberg.

Arqueólogos podem utilizar a impressão 3D para renovar artefatos antigos como estátuas ou relíquias valiosas. Eles podem colocar cópias impressas de antiguidades em exposição em museus e permitir que os visitantes vejam mais de perto do que o normal.

Materiais Necessários para a Tecnologia 3D

Vamos voltar ao básico da impressão 3D.

Com quais materiais ele trabalha, exatamente?

Já mencionamos polilactida, ou PLA. Mas isso está longe de ser a única opção. Como mencionamos anteriormente, muitas indústrias que dependem da impressão 3D para fabricação usam metal.

Algumas impressoras 3D funcionam com pós.

Os dois mais populares são poliamida e alumida. Alumide, como o nome sugere, contém alumínio, o que lhe confere uma aparência distinta e brilhante, semelhante a uma lixa. Também é um material muito resistente.

As impressoras 3D também podem usar resinas.

Não é o material mais popular para trabalhar devido à sua relativa impraticabilidade. As impressoras de resina também são bastante restritas em relação ao tamanho das impressões que podem produzir. Então, o que uma impressora 3D pode fazer com resinas?

Este material é usado principalmente para figurinhas e outros ornamentos. As impressões em resina são suaves ao toque e permitem maiores detalhes.

Agora, se você realmente quer ficar luxuoso, pode imprimir com fibra de carbono.

Este material é muito durável e super leve. Não tem limitações de tamanho e pode ser usado geralmente para os mesmos fins que o polilactídeo. No entanto, a fibra de carbono requer bicos de aço especializados, pois pode ser bastante prejudicial aos componentes da impressora.

Tipos de tecnologia

Como você pode ver, uma impressora 3D pode funcionar com uma grande variedade de materiais.

No entanto, nem todos os materiais são iguais. Alguns requerem tecnologias diferentes.

Como funcionam as impressoras 3D? Existem muitas maneiras diferentes, mas vamos nos concentrar nos três tipos mais populares.

FDM – Modelagem de Deposição Fundida

Isto é o mais comum impressao 3D método para o mercado consumidor. Se você comprar uma impressora média, é provável que seja uma FDM.

A impressão FDM utiliza filamento termoplástico, que está aquecido, derretido, e empurrado através de um bocal. O bocal é conectado a uma cabeça computadorizada que pode se mover livremente e moldar o filamento conforme necessário.

A maioria das canetas 3D também usa a tecnologia FDM.

SLA – Estereolitografia

Você deve se lembrar que já mencionamos a estereolitografia ao falar sobre a história da tecnologia. Isto é o método mais antigo de impressão 3Dinventado na década de 1980.

Como funciona a impressão 3D SLA?

O processo utiliza material fotossensível. Ele aproveita um laser ultravioleta que solidifica a substância em contato e a molda em um padrão final. As impressoras à base de resina são um exemplo da tecnologia SLA em ação.

SLS – Sinterização Seletiva a Laser

SLS é o tipo mais caro de impressão 3D.

Por isso é principalmente usado por empresas para fins de fabricação.

SLS é à base de pó. Um feixe de laser de alta energia funde o pó em um sólido, ando camada por camada até atingir a forma final. Uma grande vantagem do SLS é que ele não precisa de uma estrutura de e.

O processo de impressão 3D emprega estruturas de apoio para fornecer uma superfície sobre a qual a impressora possa construir. Isso é necessário porque o dispositivo obviamente não pode imprimir no ar. A desvantagem é o excesso de material que você precisa remover.

SLS não tem esse problema.

Como o pó está em um recipiente, o material age como seu próprio e.

Exemplos de produtos de impressão 3D

Agora que analisamos os três campos fundamentais da tecnologia de impressão, vamos ver como cada um deles é usado.

FDM – Modelagem de Deposição Fundida

O FDM é ótimo para uso comercial devido ao seu baixo custo. Mas o que mais?

Para um, peças personalizadas que precisam ser adaptados especificamente para um indivíduo. Tome as próteses como exemplo. Cada pessoa precisa de uma peça feita especificamente para ela. E essa é apenas uma das muitas aplicações de impressão 3D possíveis.

O método o indústrias aeroespacial e automotiva uso para fabricar peças personalizadas também é geralmente FDM.

SLA – Estereolitografia

Esta é a tecnologia por trás impressoras de resina.

Acredite ou não, a estereolitografia faz parte do indústria médica desde a década de 1990. Este método de impressão é capaz de detalhes super precisostornando-o perfeito para modelos de anatomia dos pacientes.

SLS – Sinterização Seletiva a Laser

O SLS é melhor para criar formulários complexos e é frequentemente empregado na processos de fabricação de eletrônica, veículos e engenharia. As empresas costumam usá-lo para produzir rapidamente ferramentas e órios.

No entanto, sua equipamento de alto custo e pouco prático o uso comercial médio da impressão SLS é quase inexistente. É quase inteiramente confinado à fabricação.

Embrulhar

Então, o que é impressão 3D?

Simplificando, é uma tecnologia de ponta que nos permite imprimir objetos físicos e tridimensionais. O processo requer uma impressora 3D, e a maioria dos dispositivos comerciais usa filamentos de plástico, que são moldados em uma forma.

Mas você pode imprimir em 3D com vários materiais.

Metal, fibras de carbono e grafeno são exemplos de substâncias usadas para imprimir em 3D.

É uma indústria que crescendo dia a dia. E como também está chegando ao mercado consumidor, qualquer pessoa pode aprender a usar uma impressora 3D.

Pode auxiliar na produção de peças de carros e aviões, modelos arquitetônicos e arqueológicos e até pele sintética. Mas se isso soa muito chato para você, disponível comercialmente impressoras 3D domésticas estão ficando mais baratos a cada ano.