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Tipos de impressoras 3D: conheça as mais importantes

Tipos de Impressoras 3D
Escrito por HD Store

A tecnologia se desenvolve a um ritmo tão rápido que as empresas têm dificuldades de se ajustar às inovações — mal elas conseguem se adaptar a certa tecnologia, outro produto mais eficaz é projetado e lançado no mercado.

Entre essas inovações, destaca-se a impressora 3D. Trata-se de um equipamento inovador, que realmente vem transformando a realidade no mundo dos negócios.

Mas não há apenas um tipo de impressora 3D, há vários. Continue com a leitura e descubra abaixo quais são os mais importantes tipos de impressoras de 3D!

1. A origem da impressora 3D

Primeiramente, vamos analisar como se deu o aparecimento da impressora 3D. Apesar de ser considerada uma inovação, a impressão 3D é uma invenção antiga. A primeira impressora dessa natureza surgiu no ano de 1984, ou seja, bem antes da internet. Seu criador foi o norte-americano Charles Hull, que criou a 3D Systems Corporation, patenteou sua invenção e diferentes formas de impressão. 

Uma das principais vantagens desse equipamento, logo no começo, foi que ele permitia a rápida impressão em partes de plástico. O processo normal consumia aproximadamente 6 meses e as peças precisavam de correção devido a problemas de manufatura.

A Carbon3D Inc. desenvolveu uma forma de impressão que possibilita que os objetos cresçam em um meio líquido, de maneira contínua, sem a necessidade de uma construção camada por camada. Essa é uma inovação significativa para a impressora 3D, que, desde os primeiros anos, utiliza principalmente o método de impressão camada por camada.

Nos anos 90, uma impressora 3D tinha custos muito elevados (cerca de US$ 1 milhão). Conforme a tecnologia foi avançando e tornando-se mais popular, o preço da impressora 3D foi ficando mais acessível. Atualmente, é possível adquirir uma impressora 3D, dependendo do modelo, por um valor inferior a US$ 1 mil.

Existem algumas curiosidades históricas sobre esse equipamento. Por exemplo, o apresentador norte-americano Jay Leno conseguiu imprimir peças de um calhambeque movido a vapor. Como encontrar peças para essa modelo de veículo tão antigo é muito difícil, Jay resolveu usar a impressora 3D para renovar seu calhambeque.

No ano de 2011, apareceu o primeiro automóvel com carroceria impressa em 3D: o Urbee. Anos antes, em 2007, o italiano Henrico Dini desenvolveu uma impressora 3D fantástica. Ela utiliza cola à base de magnésio e areia para construir casas. Essas edificações são construídas em um tempo que pode ser 4 vezes menor que o tempo gasto para erguer uma construção nos moldes tradicionais. Henrico Dini alimenta o desejo de, no futuro, construir casas desse tipo para abrigar pessoas atingidas por catástrofes e os membros da classe baixa.

No ano de 2011, a holandesa Íris van Herpen fez a impressão de roupas e calçados. Os vestidos assim criados foram incluídos entre as 50 melhores invenções de acordo com a revista Time. Íris utilizou o computador e a impressora para produzir sapatos, roupas e acessórios. A impressora 3D já foi responsável também pela criação de biquínis de náilon sem ponto algum de costura.

E, como história do futuro, o geneticista Craig Venter já considera a possibilidade de uma impressora 3D ser usada para imprimir vacinas. 

2. O funcionamento e as vantagens da impressora 3D

Tal como acontece com as impressoras 2D, na impressora 3D, o desenho deve ser feito no computador e esse modelo deve ser inserido no software da impressora, com todas as dimensões definidas da imagem. A partir daí, começa o processo de impressão, que varia conforme os tipos de impressoras 3D.

Depois de um breve esboço sobre a história e funcionamento da impressora 3D, é importante falar sobre as vantagens que ela oferece para as empresas.

Uma das vantagens mais evidentes é a velocidade com que ela desenvolve suas operações. Os produtos podem ser fabricados a uma velocidade entre 25 a 100 vezes mais rápida que por outros métodos.

Diminuição de custos, de materiais e de tempo

A impressora 3D permite imprimir peças complexas de uma vez só com a quantidade ideal de matéria-prima. A indústria aeroespacial é um exemplo bem nítido dessa vantagem. Como as matérias-primas nesse segmento são, em geral, extremamente caras, a impressora 3D ajuda a reduzir custos e desperdícios.

A precisão apurada no design possibilita que sejam encaixadas com exatidão peças de manutenção e substituição, o que contribui para reduzir tempo com correções e ajustes.

Prototipagem com detalhamento preciso

Já há 20 anos, as indústrias estão utilizando a técnica de confeccionar protótipos a partir da impressora 3D. Contudo, foi só mais recentemente que esses protótipos tornaram-se tão interativos que foram até confundidos com as versões finais.

Em 2014, a Local Motors imprimiu um protótipo de carro em 44 horas. A partir de uma só peça, a indústria criou a carroceria e o chassi. As outras partes foram acrescentadas de forma manual posteriormente.

Com a prototipagem em 3D, as empresas têm a oportunidade de criar peças bem mais realistas, fazendo com que os erros se tornem mais previsíveis e assegurando que suas criações alcancem o mercado mais rápido.

Uma máquina só para diferentes materiais

Quando se trata de manufatura comum, é preciso investir em diferentes equipamentos para os diferentes materiais. Com a impressora 3D de tecnologia FDM, é possível trabalhar em apenas um processo com matérias-primas diversas.

É possível, ainda, colorir os materiais na bandeja de impressão. As expectativas é que os materiais imprimíveis em 3D fiquem cada vez mais diversificados.

Peças personalizadas

A ideia de exclusividade é um dos motivos mais fortes para um cliente procurar uma empresa. Com a impressora 3D, é possível fabricar peças personalizadas, e os segmentos que mais se beneficiam com esse equipamento são os de confecções, joias e proteico.

Em 2015, a Adidas desenvolveu o Futurecraft, iniciativa que se propõe a produzir tênis de corridas com solados impressos em 3D, conforme as medidas do cliente. O consumidor corre sobre uma esteira, que capta as características de seu pé e, a partir desses dados, a impressora imprime um solado personalizado para o cliente.

Armazenamento mais fácil e produção mais móbil

Os materiais usados na impressão 3D são, na maioria das vezes, filamentos ou pós, o que torna o armazenamento e o transporte mais simples do que se fossem peças inteiras.

Devido às dimensões menores da impressora 3D e da diversidade de materiais que ela pode imprimir, o equipamento pode ser colocado em espaços menores que os requeridos por outros equipamentos.

Assim, as indústrias podem mudar de lugar, deixando os polos e ocupando locais mais próximos do consumidor, em regiões centralizadas. Também podem se localizar em pontos estratégicos, onde seus produtos apresentam alta demanda, como aeroportos, portos, rodoviárias e assim por diante.

As micro fábricas da Local Motors que usam impressoras 3D estão sendo instaladas em diferentes lugares, o que ajuda a diminuir custos de mão de obra, estocagem e transporte, favorecendo a logística da empresa.

3. Os tipos de impressoras 3D

Finalmente, vamos mostrar os principais tipos de impressoras 3D:

3.1 DLP

A sigla inglesa DLP refere-se à impressão feita diretamente por luz. É uma impressora que se parece com a estereolitográfica. A máquina utiliza uma fonte de luz que é diferente do laser. Em vez de endurecer o material camada por camada individualmente, o processo acontece em uma única etapa.

A luz é a responsável pela solidificação do material e, dessa forma, as impressoras DLP são muito ágeis, permitindo produzir objetos com muitos detalhes e alta resolução.

Tal como as impressoras estereolitográficas, a impressora 3D DLP apresenta limitações, como o fato de os produtos mais frágeis apresentarem tempo de vida mais curto, sendo preciso tomar cuidado com a impressão pós-acabamento.

Embora seja muito utilizada nas indústrias, ela é um dos tipos de impressoras 3D cujo preço tende a continuar caindo, o que vai favorecer sua maior utilização nas impressões domésticas.

3.2 Síntese a laser (laser sintering)

Esse tipo de impressora 3D faz uso da cabeça de impressão a laser para solidificar um material de impressão em pó dentro de uma câmara fechada. À medida que a cabeça de impressão vai se movendo e formando as camadas do objeto, a máquina abaixa o material, que recebe mais pó por meio de um rolo. Assim, a cabeça de impressão não se desloca no sentido vertical para produzir as novas camadas.

A impressora laser sintering trabalha com materiais diferentes como vidro, metal ou cerâmica na forma de pó. A câmara é modelada sob a ação de um poderoso laser, que liquefaz o material, que vai sendo depositado camada a camada.

Uma desvantagem da impressora 3D laser sintering é que o processo deve acontecer obrigatoriamente em uma câmara de impressão fechada. Isso porque é fundamental manter uma temperatura elevada e constante para que o objeto impresso tenha efetivamente uma boa qualidade. Esse modelo de impressora 3D é o mais utilizado nas empresas.

3.3 SLS

SLS é a sigla para Sinterização Seletiva a Laser, ou seja, tal como o modelo anterior, essa impressora também usa o laser. Nesse caso, trata-se de um laser bastante potente, apto a criar formas em diversos materiais, como cerâmica, nylon, vidro e metal (como o alumínio). Porém, a SLS não possui câmara de impressão vedada.

O laser funde, de forma seletiva, o material em pó e digitaliza as camadas (seções transversais) geradas pelo programa de modelagem 3D sobre a superfície de um leito de pó.

Cada corte transversal, depois de feito, é digitalizado. Dessa forma, o leito em pó se reduz por uma espessura de camada. Outra camada é aplicada e assim sucessivamente, em um ciclo contínuo que só termina quando o produto está pronto.

O pó se mantém do mesmo jeito, intocado, servindo como estrutura para suportar o produto. Essa característica da impressora SLS dispensa a necessidade de contar com uma estrutura para apoiar o modelo, tornando-a mais prática que a impressora estereolitográfica (também chamada de SLA). O pó que não foi usado pode ser aplicado na próxima impressão.

A impressora SLS foi criada e patenteada por Carl Deckard, doutor na Universidade do Texas, em meados da década de 80 e contando com o patrocínio da DARPA (Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa)

3.4 Jato de tinta

Também chamada de Inkjet, esse tipo de impressora 3D derivou da impressora 2D a jato de tinta. Nesse caso, são os jatos que criam as formas do objeto. Existem duas modalidades de impressora 3D a jato de tinta:

  • a primeira delas utiliza um tipo de material aglutinante que é lançado pelo jato sobre um pó de resina plástica. Nos locais em que esse pó cai, ele se funde e solidifica, dando origem às formas. O processo repete-se camada por camada até que o objeto fique completamente pronto. Permite-se a utilização de diferentes tipos de materiais aglutinantes, como cerâmica e comida;

  • a segunda modalidade é aquela na qual o material liberado pelo jato é a própria tinta. Geralmente, elas possuem muitas cabeças de impressão que, atuando todas ao mesmo tempo, favorecem que um mesmo objeto seja composto por diferentes materiais.

Dos tipos de impressoras 3D, a impressora a jato de tinta é a que envolve maiores custos e também consome mais tempo. A matéria-prima é disponibilizada no formato de cartuchos, o que dá oportunidade para que os fabricantes explorem bem as possibilidades de maiores lucros.

Uma boa vantagem dessa impressora é que ela permite a impressão em cores. Apesar de não ser muito usada por causa de seu custo-benefício pouco atraente, é provável que, no futuro, ela seja muito popular para as impressões domésticas.

3.5 Estereolitográfica

Esse termo, na verdade, refere-se a uma diversidade de impressoras 3D que atuam com laser e resina líquida. O laser age sobre a resina, incidindo calor em determinados pontos, definidos pelo arquivo de impressão.

Nos pontos atingidos pelo laser, o material endurece e vai tomando a forma desejada. O processo é feito camada a camada até que o projeto esteja conforme o planejado. Geralmente, os objetos assim gerados precisam de acabamento após a impressão e são mais frágeis.

4. As impressoras 3D de Extrusão

Entre os tipos de impressoras 3D, a de extrusão é a mais comum. Trata-se de um método mais barato, o que favorece que as máquinas que o utilizam disponham de preços mais baixos. Esse método de modelagem 3D também é denominado de FDM (Modelagem por Fusão e Deposição). Outro nome que a tecnologia recebe é Thermoplastic Deposition.

O funcionamento dessa impressora é muito simples, não utiliza cabeças de impressão a laser, nem necessita de luz. Um extrusor libera camadas seguidas de um polímero ou metal aquecido. Conforme as orientações do arquivo de impressão, ele vai liberando o material camada por camada, dando forma ao objeto que será produzido.

De uma forma mais detalhada, o que acontece é o seguinte:

  1. um filamento plástico ou metálico é colocado sobre um carretel;

  2. esse filamento é tracionado por um sistema que o conduz a um bico aquecido de extrusão;

  3. o extrusor derrete o material enquanto faz a impressão e deposita-o na forma de pontos;

  4. o objeto é produzido em camada acima de camada do material que se derrete e se funde.

A impressora 3D de extrusão segue as coordenadas fornecidas por um programa de fatiamento, deslocando-se sempre em três eixos (X, Y e Z) e no eixo de extrusão, que é o E.

Apesar de ser bastante usado, esse método também tem suas limitações, como a dificuldade em apresentar muitos detalhes (o que é definido como baixa resolução). Outro ponto a ser considerado é que, se as formas geométricas forem mais complexas, a impressora levará mais tempo para gerar o objeto.

Contudo, como será mostrado mais adiante, já existem impressoras 3D de extrusão que oferecem ótimos resultados para formas geométricas mais difíceis e também efetuam operações em tempo mais rápido.

Quem inventou a FDM foi Scott Crump em fins da década de 80. Após patentear sua invenção, ele fundou, em 1988, a Stratasys, empresa que registrou o termo FDM.

Existe outro termo para o mesmo método, denominado de FFF (Fabricação por Filamento Fundido), criado pelos membros do projeto RepRap para nomear um sistema de extrusão que seria utilizado sem restrições e de forma legal.

Existe ainda o método FLP, variação da FDM. Ele ajuda a corrigir as falhas comuns quando se utiliza plástico de melhor qualidade. Assim, os objetos produzidos por impressoras FLP costumam ser aplicados em prototipagem industrial e em diferentes exercícios de criação.

A empresa MakerBot (empresa do grupo Stratasys) fabrica impressoras 3D de extrusão mais avançadas e em diferentes modelos:

4.1. Impressora 3D MakerBot Replicator 2x

Replicator 2X

Equipamento ideal para a impressão de protótipos ABS, foi projetado para profissionais especialistas em impressão 3D. É um equipamento da quarta geração da MakerBot, dispondo de dois extrusores.

É uma tecnologia avançada que aprimora a impressão ABS e filamento dissolvível. Permite criar projetos complexos com suportes interiores ou intrincados. Para dar início à impressão em 3D, basta ligar o equipamento ao computador por meio de USB ou cartão SD.

4.2. Impressora 3D MakerBot Replicator Mini

Replicator Mini

Trata-se de uma impressora compacta e portátil com tecnologia FDM, recomendada para projetos pessoais e educacionais. Permite imprimir formas variadas, com diferentes cores e texturas.

O equipamento pode imprimir por meio de Wi-Fi, USB ou Ethernet. Os projetos podem ser gerenciados de qualquer local com o aplicativo MakerBot Mobile. O Replicator Mini está habilitado a funcionar na nuvem.

4.3 Impressora 3D MakerBot Replicator Z18

Replicator Z18

Dos tipos de impressoras 3D de extrusão, esse modelo se destaca por combinar um grande volume de compilação com recursos de uso simples e boa conectividade.

Assim, o profissional pode ir do modelo 3D para a impressão 3D sem dificuldades, otimizando tempo e permitindo o uso por pessoas menos experientes.

4.4 Impressora 3D MakerBot Replicator +

Replicator+

Trata-se de um equipamento destinado a projetos profissionais. Permite a impressão de múltiplas peças e ainda permite a gestão online (na nuvem) por meio do aplicativo MakerBot Print, que possibilita a importação de arquivos CAD e a impressão através de Wi-Fi.

4.5 Entendendo o extrusor

O extrusor é o dispositivo que recolhe o filamento da bobina e o coloca sobre a base de impressão, respeitando os parâmetros definidos pela impressora 3D.

Ele é formado por diferentes peças e pode variar de um modelo de impressora para outro. Em alguns casos, ele pode mesmo ser trocado, desde que se ajuste bem à outra máquina.

O extrusor é formado por:

  • Motor passo a passo: puxa o filamento desde a bobina até depositá-lo sobre a peça que será produzida (é controlado pelo sistema eletrônico da impressora e gira em frações de giros para usar somente a quantidade ideal de material).

  • Engrenagem de tração: peça localizada sobre o eixo do motor passo a passo, tem roldana, dentes (ou linhas) cercando a borda exterior e sua função é puxar o filamento de modo que ele se movimente respeitando o movimento do motor.

  • Engrenagem redutor: pode-se usar uma engrenagem de diâmetro superior ao do eixo do motor com a finalidade de ampliar a força de arrasto sobre o filamento (nesse caso, quem efetivamente puxa o filamento é a engrenagem, sendo o motor responsável apenas pelo giro).

  • Rolamento de pressão: pressiona o filamento sobre a engrenagem de tração, permitindo que ele se movimente conforme os parâmetros que a impressora definiu para o extrusor.

  • Guia do filamento: tubo que guia, em linha reta, o filamento do motor ao hotend.

  • Hotend: componente que aquece e derrete o filamento, permitindo que alcance a saída (o bocal do extrusor) na forma líquida.

  • Sensor de temperatura: componente que mede a temperatura e transmite esses dados ao sistema de controle da impressora 3D (assim, é possível manter a temperatura ideal no filamento que está saindo pelo bocal).

  • Bocal de saída: componente em forma cônica que é o ponto de saída do material derretido (o bocal possui um pequeno orifício com diâmetro aproximado de 0,4 mm).

Há diferentes tipos de impressoras 3D, sendo que a mais popular e acessível ainda é a de extrusão e a mais cara é a inkjet. A tendência é que, com o avanço tecnológico, os outros tipos também se tornem mais acessíveis.

Certamente, esses tipos de impressoras 3D estão revolucionando o mercado, permitindo que operações antes muito demoradas e custosas sejam feitas em tempo mais rápido e envolvendo menores gastos. O gestor de TI experiente saberá acompanhar essa tendência e aproveitar o que ela pode oferecer de bom para otimizar o crescimento da empresa.

Qual a sua opinião sobre a impressora 3D? Dos tipos de impressoras 3D, qual você considera o modelo mais eficiente? Já trabalha com tais equipamentos? Deixe seu comentário sobre o assunto!

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