A impressão 3D é uma das tecnologias mais revolucionárias dos 21st século, e está transformando constantemente a forma como as coisas são criadas, projetadas e construídas. Portanto, não é surpresa que a indústria de impressão 3D seja uma das indústrias mais importantes a serem observadas pelos varejistas de manufatura.
No entanto, muitos compradores podem ter dificuldade para se manterem atualizados sobre as diversas inovações na tecnologia de impressão 3D. Este artigo discutirá sete das principais tecnologias que você deve conhecer e fornecerá dicas vitais para escolher o processo de impressão correto.
Conteúdo
O que é impressão 3D?
Visão geral da indústria de impressão 3D
7 tipos de tecnologias de impressão 3D
Como selecionar o processo de impressão 3D correto
Conclusão
O que é impressão 3D?
A impressão 3D faz parte de um processo conhecido como manufatura aditiva, onde um objeto é criado adicionando um material camada por camada. Embora esse processo seja usado em grandes indústrias para criar peças de automóveis ou componentes de motores de jatos, ele também pode ser usado em casa ou para uso comercial em pequena escala. Impressoras 3D.
A primeira etapa da impressão 3D envolve a criação de uma planta do objeto a ser impresso. Assim que o usuário tem um projeto 3D, ele o envia para uma impressora que recebe os dados, puxa o material através de um tubo, derrete-o e deposita-o em uma placa onde esfria instantaneamente. O objeto 3D é criado por meio de camadas, pois a impressora irá adicionar uma camada do material por vez até que surja uma estrutura totalmente formada.
Visão geral da indústria de impressão 3D
O mercado de impressão 3D tem experimentado um crescimento constante. Em 2023, o mercado global atingiu uma valorização de US $ 20.67 bilhões – valor que deverá subir para US$ 91.8 bilhões até 2032. Analistas de mercado esperam que esse crescimento ocorra a uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de 18.92%.
A erupção da tecnologia digital está influenciando a ascensão da indústria de impressão 3D, que é ideal para a fabricação moderna. Muitos países já adotaram a impressão 3D, com os Estados Unidos emergindo como o país que mais gasta no que diz respeito à compra de impressoras 3D em 2023, representando mais de 34% da quota de mercado. À medida que a procura pela tecnologia de impressão 3D continua a crescer, as empresas que adquirem as ferramentas de impressão 3D certas estão preparadas para beneficiar do vasto mercado.
7 tipos de tecnologias de impressão 3D
Existem vários tipos de tecnologias de impressão 3D praticamente utilizadas em todo o mundo. Compreender esses tipos pode ajudar os varejistas a tomar decisões informadas ao estocar produtos e melhorar a seleção da produção com base na demanda. Eles incluem o seguinte:
1. Estereolitografia (SLA)
Estereolitografia, ou SLA, é um processo de impressão 3D que usa um laser para curar resina líquida em plástico endurecido. Estéreo invertido ou invertido é o sistema SLA mais comum.
Dependendo da máquina, a resina é despejada no tanque pelo usuário ou dispensada automaticamente a partir de um cartucho.
No início da impressão, uma plataforma construída é baixada sobre a resina, deixando apenas uma fina camada de líquido entre a área de construção e o fundo do tanque.
Um vidro transparente na parte inferior do tanque de resina permite que os galvanômetros direcionem o laser UV, desenhando uma seção transversal do modelo 3D e endurecendo seletivamente o material. A impressão é construída em camadas sucessivas, cada uma com espessura inferior a 100 mícrons.
Assim que a camada é finalizada, a plataforma é abaixada novamente e o componente é retirado do fundo do tanque para permitir que a resina fresca flua por baixo.
Originalmente desenvolvido na década de 80, o SLA estava confinado a grandes máquinas industriais até recentemente. Hoje, a litografia de mesa oferece impressão 3D acessível e de alta resolução que cabe convenientemente no espaço de trabalho do usuário.
O SLA permite a utilização de uma ampla gama de materiais com diversas propriedades físicas. Seja engenheiro, designer de produto, escultor, joalheiro ou dentista, existe um material para sua aplicação.
2. Processamento digital de luz (DLP)
In processamento de luz digital ou DLP, o processo real de cura e fabricação do objeto 3D é o mesmo da impressão 3D SLA, exceto por um desvio. A estereolitografia utiliza um laser para projetar a réplica 3D do objeto na superfície do tanque, criando uma camada sobre a outra.
No caso do processamento digital de luz, o laser é substituído por uma lâmpada de arco ou fonte de luz. A luz é projetada na forma desejada na superfície do polímero líquido, e o polímero líquido específico endurece facilmente, tornando-o menos demorado do que o laser para formar uma forma. O resultado é um processo de impressão 3D mais rápido que o SLA.
O processamento digital de luz utiliza vários materiais como náilon, ABS e termoplásticos. Portanto, é versátil. Também fabrica diversos formatos utilizando impressão bottom-up em alta resolução.
3. Modelagem de deposição fundida (FDM)
Este processo de impressão 3D aditivo de camada usa materiais termoplásticos de nível de produção para produzir protótipos e peças de uso final.
A tecnologia é conhecida por produzir detalhes de recursos com precisão e possui uma excelente relação resistência-peso. É ideal para modelos conceituais, protótipos funcionais, auxiliares de fabricação e peças de uso final de baixo volume.
A Processo FDM começa “fatiando” os dados CAD 3D em camadas. Os dados são então transferidos para uma máquina que constrói a peça camada por camada em uma plataforma de construção.
Carretéis finos de termoplásticos e material de suporte são usados para criar a seção transversal de cada peça. Como uma pistola de cola quente, o material desenrolado é extrudado lentamente através de bicos com aquecimento duplo. Com precisão, os bicos depositam o suporte e o material de impressão 3D sobre as camadas anteriores.
O bocal de extrusão continua a se mover em um plano horizontal XY enquanto a plataforma de construção se move para baixo, construindo a peça camada por camada. O usuário remove a peça acabada da plataforma de construção e limpa seu material de suporte.
As peças RAW FDM possuem linhas de camada visíveis. Várias opções de acabamento, como lixamento manual, montagem ou tinta cosmética, podem ser aplicadas para criar peças lisas e com superfície uniforme.
Embora as peças FDM sejam construídas com termoplásticos como ABS, policarbonato e ultem, elas são funcionais e duráveis.
4. Sinterização seletiva a laser (SLS)
impressão SLS é uma impressão a laser à base de pó que utiliza pó como matéria-prima em vez de filamento ou resina. O processo de impressão começa baixando um reservatório de pó e enchendo-o com pó termoplástico, normalmente náilon.
As partículas que compõem o pó são redondas, com diâmetro inferior a 100 mícrons e textura lisa. Isso permite que o pó seja espalhado em uma camada fina e densa, o que é importante para o sucesso de uma impressão SLS.
Antes de iniciar a impressão, o pó é aquecido logo abaixo da sua temperatura de fusão através de serpentinas de aquecimento e, em alguns casos, lâmpadas infravermelhas. O pó é mantido nessa temperatura durante toda a impressão para facilitar o derretimento do pó pelo laser, pois será necessária uma pequena quantidade de energia. Também evita que a peça impressa se deforme devido a gradientes de temperatura.
Um espalhador de pó, como uma lâmina ou rolo, cria uma camada fina e uniforme na plataforma de construção; então, um laser aquece seletivamente regiões da área de construção para derreter o pó em uma geometria definida. Esta parte é repetida, com cada peça ficando mais alta a cada camada.
Deve ficar claro que se houver falhas ou artefatos no pó, essas falhas se traduzirão diretamente na peça, resultando em propriedades mecânicas deficientes ou possível falha na impressão. É por isso que camadas suaves e uniformes são importantes.
Quando tudo correr bem, o pó não inserido envolve inteiramente a parte impressa. Isto significa que o material de suporte é desnecessário para a impressão SLS; qualquer geometria pode ser impressa. A única restrição é que haja espaço suficiente para remover o pó solto após a impressão.
5. Fusão seletiva a laser (SLM)
A fusão a laser seletiva O processo usa materiais metálicos em pó para construir um objeto camada por camada. É utilizado para criar objetos a partir de diversos metais, que geralmente apresentam alta densidade. Esta tecnologia de impressão 3D usa um laser para derreter o pó metálico, que o resfria e solidifica.
Cada ciclo do laser produz uma nova fatia do objeto que está sendo criado e, em seguida, a plataforma de trabalho é abaixada exatamente na espessura de um lado enquanto um raspador redistribui o pó. O metal derretido solidifica e o processo é repetido.
O laser funde as camadas antigas e novas até que o protótipo seja concluído. Cada componente é soldado à plataforma de trabalho com um suporte destacado após a remoção do componente.
O objeto acabado é removido do pó reciclável não utilizado e livre do excesso de pó, resultando em produtos fabricados com precisão e muito robustos.
A fusão seletiva a laser prova seu valor quando componentes complexos precisam ser produzidos rapidamente. Também permite a produção de produtos complexos com elementos funcionais integrados, como resfriamento conformado.
6. Fusão por feixe eletrônico (EBM)
Fusão de feixe eletrônico é um processo de fabricação aditiva de metal cujo ponto de partida é um leito de metal em pó fundido camada por camada para construir a peça de metal sólido usando um feixe de elétrons.
Comparado com técnicas mais comuns de fusão em leito de pó a laser, como SLS e SLM, é um processo de alta energia, portanto, utiliza o feixe de elétrons.
A fusão do feixe eletrônico normalmente ocorre dentro de uma máquina sob vácuo em altas temperaturas. O usuário começa espalhando uma camada de pó metálico pela área de construção e pré-aquecendo todo o pó. Então, o feixe de elétrons o funde, derretendo os locais necessários para construir o objeto.
O processo é repetido para eventualmente terminar com um bloco semissólido ou bolo de pó contendo os materiais granulares pré-aquecidos. A próxima etapa requer a desenergização do bloco e a continuação do fluxo de trabalho.
Um dos benefícios do EBM é que a fonte de energia mais elevada torna possível a utilização de diâmetros maiores pó de metal, que também é mais fácil de trabalhar. Também não apresenta risco respiratório ao trabalhar com pó fino. Portanto, com o EBM é possível trabalhar com a pólvora e ficar perto dela sem equipamentos especiais de segurança.
Outra vantagem da fusão por feixe eletrônico é que ela ocorre em temperaturas mais altas do que a fusão em leito de pó a laser. Isso se traduz em melhor gerenciamento das tensões térmicas, menos empenamentos e distorções e melhor precisão dimensional.
A fusão por feixe eletrônico é comumente usada para fazer implantes médicos, embora também tenha sido usada na engenharia aeroespacial e automotiva.
7. Fabricação de objetos laminados (LOM)
A outra tecnologia de impressão 3D é fabricação de objetos laminados. A fabricação de objetos laminados, ou LOM, é um processo de prototipagem rápida no qual camadas de papel revestido, plástico ou metal laminado são coladas com sucesso e cortadas no formato certo com uma ferramenta de corte ou cortador a laser.
Cada camada do processo de construção contém as seções transversais de uma das muitas peças. Antes do início do processamento, uma imagem de um arquivo STL derivado de CAD é alimentada na impressora. Um software do sistema LOM calcula e controla as funções de fatiamento, enquanto a laminação e a orientação do objeto ocorrem manualmente.
No processo de construção, o sistema cria uma seção transversal do modelo 3D, medindo a altura exata do modelo, e corta o plano horizontal de acordo. O software então cria imagens de hachuras e do perímetro do modelo.
Uma viga maior corta a espessura de uma camada de material por vez e, depois que o perímetro é queimado, o limite do modelo é liberado da folha restante.
A plataforma com a pilha de camadas previamente formadas desce e uma nova seção de material avança.
A plataforma sobe e um rolo aquecido lamina o material na pilha com um único movimento recíproco, unindo-o à camada anterior. Em seguida, um codificador vertical mede a altura da pilha e transmite a nova altura ao corte. Esta sequência continua até que todas as camadas sejam construídas.
O processamento do material ocorre após a formulação completa dos materiais, o que envolve a separação da parte laminada do bloco LOM. Após a separação, o objeto pode ser lixado, polido ou pintado conforme desejado.
Como selecionar o processo de impressão 3D correto
As empresas podem ser capazes de escolher o caminho certo impressão 3D método somente se considerarem alguns fatores-chave. Aqui estão três elementos principais a serem priorizados antes de investir em uma tecnologia específica.
1. A capacidade de fabricação ou do processo
Em primeiro lugar, ao selecionar uma tecnologia de impressão 3D, tudo se resume à praticidade do procedimento de confecção do produto. As características físicas do objeto fabricado podem ajudar os usuários a restringir a metodologia de impressão. Isso inclui a espessura, precisão, tamanho ou estrutura de suporte desejada do produto acabado.
Por exemplo, a espessura mínima da parede na impressão SLA é de 0.6 mm, enquanto o processamento digital de luz pode acomodar até 0.2 mm. O resultado do objeto impresso é o menos preciso com a deposição fundida, enquanto o SLA é o mais preciso e tem a maior resolução.
Embora SLS ou SLA sejam excelentes para a maioria das necessidades de impressão 3D, projetos mais complexos que exigem manuseio especializado podem ser obtidos por meio de impressão FDM, EBM ou LOM.
2. Características ou funcionalidade das peças finais
Outra forma de escolher um processo de impressão 3D ideal é considerar a funcionalidade do produto final. Isto implica observar a não suscetibilidade às condições ambientais, flexibilidade, rigidez e outros aspectos físicos, como resistência química e ao calor, segurança ecológica e se é mesmo comestível.
A exposição à umidade ou luz solar pode afetar a qualidade dos produtos; portanto, a resistência ao calor e à umidade não é garantida com à base de resina processos como SLA ou DLP. Portanto, os usuários podem considerar métodos baseados em infusão de pó, como tecnologias de impressão EBM, SLM ou LOM. Além disso, os itens impressos com essas tecnologias possuem as propriedades químicas mais fortes.
Isso significa que SLA e DLP serão adequados para a impressão de materiais que não serão expostos a elementos externos agressivos, enquanto os métodos de sinterização seletiva a laser por fusão eletrônica funcionam melhor para a impressão de materiais de nível industrial.
3. Material e acabamentos
Por fim, as empresas devem enfatizar o tipo de material que utilizarão para produzir o objeto e o acabamento que esperam da impressão. Os materiais mais comuns usados para impressão 3D incluem filamento, pó de talcoe resina, onde esses materiais são ainda classificados em polímeros ou plásticos, metais, cerâmicas e compósitos.
Os plásticos também são categorizados em termoplásticos e termofixos. SLS e FDM são mais adequados para termoplásticos, enquanto a melhor tecnologia de impressão para termofixos é a estereolitografia e o processamento digital de luz (DLP).
Os materiais metálicos têm as qualidades mais fortes e são adequados para aplicações aeroespaciais, automotivas e médicas. O tipo de material também é importante na fabricação de peças resistentes, como dobradiças de portas ou outras peças metálicas para aplicações leves. Os processos SLM, LOM e EBM oferecem soluções de impressão para essas necessidades.
Entretanto, estas diferentes tecnologias de impressão também possuem acabamentos diferentes. Por exemplo, quem procura um acabamento folheado ou brilhante pode escolher as técnicas SLA e FDM. SLA e DLP executarão um acabamento claro. Um acabamento tingido ou fosco é possível ao usar sinterização seletiva a laser.
Conclusão
Em última análise, existem diferentes tecnologias de impressão 3D, e a escolha da correta depende das necessidades do usuário. Outros fatores, como o material e a praticidade, também determinarão o tipo de tecnologia a ser utilizada. Os usuários prontos para embarcar em uma jornada de impressão 3D bem-sucedida podem explorar uma variedade de impressoras 3D confiáveis em Alibaba.com.
