{"id":12,"date":"2016-03-28T16:45:51","date_gmt":"2016-03-28T16:45:51","guid":{"rendered":"http:\/\/www.ludicon.com.br\/?page_id=12"},"modified":"2020-01-20T19:37:47","modified_gmt":"2020-01-20T19:37:47","slug":"impressao-3d","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.ludicon.com.br\/index.php\/impressao-3d\/","title":{"rendered":"Impress\u00e3o 3D"},"content":{"rendered":"

A chamada Impress\u00e3o 3D \u00e9 uma tecnologia de fabrica\u00e7\u00e3o aditiva onde um modelo tridimensional criado em computador \u00e9 constru\u00eddo fisicamente pela sobreposi\u00e7\u00e3o de sucessivas camadas de material. Os processos de fabrica\u00e7\u00e3o usuais s\u00e3o chamados subtrativos, pois parte-se de um bloco ou tarugo de material e remove-se tudo o que \u00e9 desnecess\u00e1rio na pe\u00e7a desejada, gerando portanto grande desperd\u00edcio de material e grande quantidade de res\u00edduos. Nesse sentido, a impress\u00e3o 3D \u00e9 um processo extremamente econ\u00f4mico e vers\u00e1til, permitindo inclusive a produ\u00e7\u00e3o de objetos completamente invi\u00e1veis aos processos tradicionais, tendo sido chamada comumente de “A Nova Revolu\u00e7\u00e3o Industrial”.<\/p>\n

Existem diversas tecnologias de impress\u00e3o 3D que n\u00e3o ser\u00e3o abordadas aqui, pois as varia\u00e7\u00f5es s\u00e3o imensas, e a cada dia surgem novas deriva\u00e7\u00f5es dessas diferentes tecnologias.<\/p>\n

O sistema que usamos \u00e9 o chamado FDM, ou Deposi\u00e7\u00e3o de Material Fundido, e \u00e9 nele que nos concentraremos.<\/p>\n

Ap\u00f3s intensa pesquisa de mercado, a op\u00e7\u00e3o foi pela compra de uma impressora fabricada no Brasil pela empresa Sethi3D<\/strong>, que oferece \u00f3tima rela\u00e7\u00e3o custo-benef\u00edcio e um excelente suporte t\u00e9cnico e atendimento p\u00f3s-venda.<\/p>\n

Temos atualmente dois modelos de impressoras Sethi3D em opera\u00e7\u00e3o, uma AIP e uma S3.<\/p>\n

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Impressoras Sethi3D modelos AIP e S3.<\/p><\/div>\n

O sistema FDM consiste em um filamento pl\u00e1stico acondicionado em rolos de 1 kg que a m\u00e1quina funde e deposita formando o contorno do objeto com um ou mais per\u00edmetros conc\u00eantricos (paredes), e depois preenchendo esse contorno com uma estrutura alveolar que pode variar entre 0 e 100 % do volume interno e que apresenta diversos formatos, como se pode observar nas fotos abaixo.<\/p>\n

Os pl\u00e1sticos mais utilizados s\u00e3o o ABS, que \u00e9 um derivado de petr\u00f3leo, forte, flex\u00edvel e resistente ao calor e o PLA, um pl\u00e1stico derivado de \u00c1cido L\u00e1ctico, geralmente proveniente de milho ou mandioca, bio-degrad\u00e1vel mas menos resistente que o ABS tanto mecanicamente quanto a altas temperaturas.<\/p>\n

O PLA \u00e9 tamb\u00e9m mais quebradi\u00e7o e menos flex\u00edvel que o ABS, mas em contrapartida apresenta menor retra\u00e7\u00e3o ao esfriar, o que garante pe\u00e7as livres de tor\u00e7\u00f5es e de tens\u00f5es internas, comuns nas pe\u00e7as feitas em ABS.<\/p>\n

Existem diversas cores de material, s\u00f3lidas ou transl\u00facidas \u00e0 disposi\u00e7\u00e3o.Tamb\u00e9m existem filamentos feitos de Nylon, de materiais flex\u00edveis, com carga de fibras de madeira e part\u00edculas de metal, e a cada dia aparecem novos materiais, mas isso foge ao foco deste texto.<\/p>\n

As camadas de material depositado pelo sistema FDM podem ter entre 0.1 e 0.3 mm de altura, mas a largura do material depositado \u00e9 fixa, depende do di\u00e2metro do furo do bico da extrusora, e mede cerca de 0.4 mm para as m\u00e1quinas que usamos.<\/p>\n

\"Camadas

Camadas sucessivas de 0.3 mm de espessura em close-up<\/p><\/div>\n

\"Closeup

Close da estrutura interna de um objeto impresso em 3D pela tecnologia FDM com 10% de preenchimento hexagonal<\/p><\/div>\n

\"Detalhe

Detalhe de estrutura interna e das camadas<\/p><\/div>\n

\"Diferentes

Diferentes porcentagens de preenchimento do tipo linear, sendo 10% \u00e0 esquerda e 20% \u00e0 direita. Os objetos da foto estavam lado a lado, a imagem n\u00e3o \u00e9 editada.<\/p><\/div>\n

\"Acabamento

Acabamento superficial no topo das pe\u00e7as. O acabamento na base \u00e9 liso por conta do suporte de vidro onde as pe\u00e7as s\u00e3o produzidas<\/p><\/div>\n

Ap\u00f3s a produ\u00e7\u00e3o da pe\u00e7a, geralmente \u00e9 necess\u00e1rio efetuar um trabalho de acabamento, que remove os fios soltos de material resultantes de escorrimento do pl\u00e1stico fundido durante o deslocamento da extrusora.<\/p>\n

A quantidade de trabalho de acabamento necess\u00e1ria varia com o tipo de pl\u00e1stico selecionado e com alguns par\u00e2metros do processo de impress\u00e3o 3D, como por exemplo temperatura do filamento e velocidade de deposi\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

\"Esses

Esses filamentos e pequenas rebarbas s\u00e3o removidos no processo de acabamento<\/p><\/div>\n

O objeto criado em ambiente virtual pelo programa de modelagem deve ser exportado em um formado espec\u00edfico, conhecido como STL (acr\u00f4nimo em ingl\u00eas para Estereolitografia), e que depois ser\u00e1 processado pelo programa que prepara o arquivo respons\u00e1vel pelo controle da impressora 3D, no nosso caso o software Simplify3D, que \u00e9 pago.<\/p>\n

Existem tamb\u00e9m op\u00e7\u00f5es gratuitas como o Repetier-Host, Cura e Slic3r.<\/p>\n

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Software Simplify3D<\/p><\/div>\n

O Simplify3D consiste de um fatiador e um gerador de comandos Gcode.<\/p>\n

A fun\u00e7\u00e3o do fatiador \u00e9 dividir o objeto em camadas sucessivas, que ser\u00e3o produzidas em sequ\u00eancia.<\/p>\n

A seguir, o fatiador gera os comandos Gcode respons\u00e1veis pelo acionamento dos motores e aquecedores da m\u00e1quina para que atrav\u00e9s dos deslocamentos nos diferentes eixos o material fundido seja depositado em camadas sucessivas, na temperatura e velocidade corretas, e assim forme o objeto desejado.<\/p>\n

O fatiador tamb\u00e9m especifica par\u00e2metros como a espessura das camadas, a temperatura da mesa aquecida (importante para evitar que os objetos se soltem ou sofram empenamentos durante o processo), a temperatura do filamento, as espessuras das paredes e das camadas superior e inferior, bem como o tipo e quantidade do preenchimento.<\/p>\n

O fatiador j\u00e1 fornece uma estimativa do tempo de produ\u00e7\u00e3o da pe\u00e7a, da quantidade de filamento que ser\u00e1 utilizada (informa\u00e7\u00f5es vitais para preparar or\u00e7amentos), e al\u00e9m disso permite inspecionar cada camada individualmente, em busca de problemas em potencial que podem ser corrigidos no arquivo original do objeto.<\/p>\n

As imagens a seguir s\u00e3o de outros softwares Repetier Host e Slic3r) por motivos de clareza na visualiza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

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Fatiamento Slic3r<\/p><\/div>\n

Uma outra fun\u00e7\u00e3o do fatiador \u00e9 gerar automaticamente os suportes necess\u00e1rios para apoiar o filamento se necess\u00e1rio, uma vez que o filamento n\u00e3o pode ser depositado “no ar”, \u00e9 necess\u00e1ria alguma superf\u00edcie ou estrutura para suportar o filamento durante o resfriamento ap\u00f3s a extrus\u00e3o.<\/p>\n

O Fatiador ent\u00e3o gera automaticamente estruturas de suporte destac\u00e1veis, que ser\u00e3o removidas ap\u00f3s o t\u00e9rmino do processo:<\/p>\n

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Suportes gerados automaticamente (Repetier Host)<\/p><\/div>\n

Em muitos casos, a simples mudan\u00e7a na orienta\u00e7\u00e3o do objeto ao ser carregado no fatiador dispensa o uso de suportes, mas aqui o objetivo era justamente mostrar o seu uso, e por isso o mesmo objeto mostrado acima foi girado em 90 graus no eixo X:<\/p>\n

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Orienta\u00e7\u00e3o diferente – dispensa suportes (Repetier Host)<\/p><\/div>\n

Objetos maiores que o tamanho m\u00e1ximo admitido pela impressora podem ser divididos em sec\u00e7\u00f5es menores e montados posteriormente. Alguns softwares de modelagem 3D j\u00e1 oferecem essa fun\u00e7\u00e3o de forma integrada, como o Fusion360 da Autodesk. Em outros casos, \u00e9 necess\u00e1rio projetar a pe\u00e7a em partes ou dividir o objeto em partes menores usando programas especiais.<\/p>\n

Uma caracter\u00edstica importante do formato formato STL \u00e9 n\u00e3o permitir edi\u00e7\u00e3o no sentido usual do termo, uma vez que a exporta\u00e7\u00e3o do objeto criado em ambiente virtual para o formato STL cria uma “pele” ao redor do objeto e suprime esse objeto, perdendo-se portanto toda a informa\u00e7\u00e3o sobre a constru\u00e7\u00e3o do objeto.<\/p>\n

Assim, o arquivo STL descreve uma “casca” de espessura infinitesimal, composta de in\u00fameras facetas em geral triangulares, definidas pelas coordenadas espaciais de seus v\u00e9rtices e de um vetor que aponta “para fora”.<\/p>\n

Se qualquer dessas facetas estiver ausente ou mal definida, o objeto \u00e9 classificado como “n\u00e3o \u00e0 prova d’\u00e1gua”, mas esse termo refere-se apenas ao fato de que a “pele” do objeto n\u00e3o \u00e9 cont\u00ednua, que apresenta uma ou mais aberturas ou que alguma das facetas encontra-se invertida em rela\u00e7\u00e3o \u00e0s demais, e isso geralmente inviabiliza a impress\u00e3o 3D (objetos produzidos por impress\u00e3o 3D no m\u00e9todo FDA via de regra n\u00e3o s\u00e3o estanques a menos que recebam tratamento posterior).<\/p>\n

Alguns fatiadores, ao carregar os objetos STL, j\u00e1 fazem uma verifica\u00e7\u00e3o pr\u00e9via e mostram um alerta de que o arquivo precisa ser reparado.<\/p>\n

\"\"Erro acusado pelo Repetier Host<\/p>\n

Nesses casos, \u00e9 necess\u00e1rio “reparar” o STL, usando programas especiais, como a vers\u00e3o gratuita e limitada do programa NetFabb Basic ou o programa Meshmixer da Autodesk, que literalmente “tapam” as aberturas com facetas adicionais. Alguns fatiadores oferecem a op\u00e7\u00e3o de reparo autom\u00e1tico, mas de forma bem limitada.<\/p>\n

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Faceta ausente idenditificada pelo Netfabb<\/p><\/div>\n

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Reparo autom\u00e1tico feito pelo Netfabb<\/p><\/div>\n

Esses softwares podem tamb\u00e9m ser usados para subdividir um objeto demasiado grande em partes menores, automaticamente adicionando as facetas necess\u00e1rias aos planos de corte, garantindo assim que cada uma das partes esteja completamente fechada ao ser exportada individualmente.<\/p>\n

Um \u00fanico arquivo STL pode conter diversos objetos, e em alguns casos pode ser necess\u00e1rio separar um ou mais desses objetos antes do processo de impress\u00e3o 3D. Assim como a subdivis\u00e3o do arquivo original em partes menores, isso pode ser feito por alguns programas como o Netfabb ou com o visualizador AbViewer (tamb\u00e9m em vers\u00e3o gratuita limitada), que permite eliminar partes componentes de um arquivo STL de m\u00faltiplos objetos (no caso abaixo, s\u00e3o partes de um modelo da sonda Curiosity, que pode ser baixado gratuitamente do site da NASA).<\/p>\n

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Conjunto de partes no AbViewer<\/p><\/div>\n

O programa AbViewer permite apagar ou editar facetas individuais, e portanto todas as facetas desnecess\u00e1rias (e portanto os objetos constitu\u00eddos por elas) podem ser removidas, deixando apenas o objeto desejado:<\/p>\n

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Parte isolada pelo AbViewer<\/p><\/div>\n

Como tudo o mais no “mundo real”, o processo FDM possui suas vantagens e limita\u00e7\u00f5es. Assim, detalhes muito pequenos n\u00e3o s\u00e3o representados corretamente neste processo, assim como paredes muito finas e\/ou muito altas, objetos com elevado fator de preenchimento, furos muito pequenos s\u00e3o alguns dos detalhes que causam problemas no processo FDM.<\/p>\n

Contudo, para fins pr\u00e1ticos, a precis\u00e3o e o n\u00edvel de detalhes s\u00e3o mais que suficientes em modelos de m\u00e9dia escala e em especial nas etapas intermedi\u00e1rias da elabora\u00e7\u00e3o de um prot\u00f3tipo que posteriormente ser\u00e1 produzido industrialmente por outros processos.<\/p>\n

Um acabamento liso pode ser obtido por diversos meios, tais como aplica\u00e7\u00e3o de massa ou primer de pintura, lixamento, e outros meios.<\/p>\n

A principal vantagem do processo FDM \u00e9 o baixo custo e a vida \u00fatil praticamente ilimitada do material, bem como do custo relativamente baixo das m\u00e1quinas.<\/p>\n

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