Guia simples (e definitivo) para iniciantes em Impressão 3D FDM

Começar na impressão 3D não precisa ser desafiador. Confira esse guia simples e definitivo

O que significa quando alguém menciona “impressão 3D”? A mídia, especialmente o marketing convencional, retrata a impressão 3D como uma tecnologia mágica do futuro que é capaz de replicar objetos complexos. Mas isso torna difícil dizer exatamente o que é impressão 3D, tecnicamente falando. Na realidade, existem muitas tecnologias diferentes de impressão 3D, mas a Modelagem por Deposição Fundida (FDM) é a mais comum.

O FDM funciona usando filamento termoplástico, que é basicamente um cordão de plástico que pode ser derretido, depositado seletivamente e resfriado. Isso é repetido, camada por camada, até que um modelo inteiro seja formado.

Essa tecnologia foi criada por pessoas que queriam prototipar peças rapidamente. Mesmo hoje, a produção rápida de protótipos é um dos maiores benefícios da FDM e da impressão 3D em geral . Não é de surpreender que a impressão 3D também tenha se tornado uma solução de fabricação potente.

Antes de prosseguirmos com os detalhes de como o FDM funciona, há mais uma coisa que vale a pena mencionar. Caso você já tenha feito alguma pesquisa sobre impressão 3D, você pode ter notado que algumas fontes usam o termo “FFF”, que significa “Fabricação de Filamento Fundido”, em vez de “FDM”. Isso porque o termo FDM foi originalmente registrado pela Stratasys, e a outra abreviação é um termo mais geral. Lembre-se, é a mesma tecnologia, apenas os nomes são diferentes. Hoje, a maioria das pessoas (incluindo nós!) usa “FDM”.

Agora, vamos realmente começar!

Como funciona

A maneira mais fácil de entender como o FDM funciona é primeiro aprender as partes de uma impressora 3D FDM. Antes de falarmos sobre partes específicas, no entanto, vale a pena mencionar que a maioria das impressoras 3D usa três eixos: X, Y e Z. Os eixos X e Y são responsáveis ​​pelos movimentos para a esquerda, direita, para frente e para trás, enquanto o eixo Z lida com o movimento vertical.

Componentes principais

Agora, vamos dar uma olhada nos principais componentes de uma impressora 3D.

Plataforma de construção

A plataforma de construção (também chamada de leito de impressão) é essencialmente a superfície na qual as peças são feitas. As plataformas de construção geralmente incluem leitos aquecidos para facilitar a aderência das peças a elas, mas falaremos mais sobre isso depois.

Extrusora

A extrusora é o componente responsável por puxar e empurrar o filamento através do cabeçote de impressão. Dependendo da extrusora ( direta ou Bowden ), a extrusora e o cabeçote de impressão são às vezes considerados a mesma coisa (ou seja, o bloco que se move ao longo do pórtico ou pórticos). Este é frequentemente o caso ao considerar ou discutir conjuntos inteiros de extrusora e extremidade quente . Dessa perspectiva, a extrusora consiste em dois subcomponentes: a extremidade fria e a extremidade quente.

A extremidade fria é a porção mecânica que consiste em um motor, engrenagens de acionamento e outros pequenos componentes que empurram e puxam o filamento. Independentemente das convenções de nomenclatura, a extrusora sempre consiste em pelo menos a extremidade fria.

A extremidade quente contém um aquecedor e um bico. O primeiro aquece o filamento para que ele possa ser extrudado para fora do último. No caso de uma extrusora Bowden, a extremidade quente nunca é considerada parte da extrusora.

Cabeça(s) de impressão

Pode haver um ou mais cabeçotes de impressão em uma impressora, embora a maioria das impressoras tenha apenas um. No cabeçote de impressão, entre as extremidades fria e quente, há um dissipador de calor e um ventilador, que ajudam a evitar a dissipação de calor .

Além do ventilador do dissipador de calor, geralmente há pelo menos outro ventilador para resfriar o filamento fundido depois que ele sai da extremidade quente. Isso geralmente é chamado de ventilador de resfriamento de peças.

Interface de controle

Algumas impressoras 3D modernas têm uma tela sensível ao toque que é usada para controlar a impressora 3D. Em impressoras mais antigas, um display LCD simples com uma rolagem física e roda de clique pode estar presente em vez de uma interface de toque. Dependendo do modelo, um slot para cartão SD e uma porta USB também podem estar presentes.

Como uma impressora 3D imprime

O processo começa quando você envia um arquivo de modelo 3D para a impressora. O arquivo contém um conjunto de instruções para tudo, incluindo temperaturas para o bico e plataforma de construção, bem como movimento do cabeçote de impressão e a quantidade de filamento a ser extrudado.

Quando o trabalho de impressão começa, o bico esquenta. Quando o bico atinge a temperatura necessária para derreter o filamento, a extrusora empurra o filamento para a extremidade quente. Neste ponto, a impressora está pronta para começar a impressão 3D da peça. O cabeçote de impressão abaixa e começa a depositar o filamento derretido, espremendo a primeira camada entre o bico e a superfície de construção. O material esfria e começa a endurecer logo após sair do bico, graças ao ventilador (ou ventiladores) de resfriamento da peça. Após a camada ser concluída, o cabeçote de impressão se move para cima ao longo do eixo Z em uma pequena quantidade, e o processo se repete até que a peça esteja concluída.

Aquisição e design de modelos 3D

Naturalmente, se você quiser imprimir uma peça em 3D, precisará de um modelo 3D dessa peça. Os modelos 3D são criados usando software de modelagem 3D , como o software CAD (computer-aided design) . Aqui estão alguns exemplos de programas populares de modelagem 3D:

Fusion 360 (gratuito para uso não comercial CAD)

SolidWorks (CAD pago)

Blender (modelador de superfície livre e orgânico)

No entanto, a maioria dos iniciantes em impressão 3D não tem as habilidades necessárias para usar esse software. Se esse for o caso, não se preocupe, porque há outras soluções.

Para começar, há opções de software CAD mais simples, como o Tinkercad , um programa que quase qualquer um pode usar sem nenhuma experiência anterior. É um aplicativo online adquirido em 2013 e, desde então, desenvolvido pela Autodesk, uma das principais criadoras de software CAD do setor.

Baixando arquivos

Com tantas pessoas ganhando acesso a impressoras 3D nos últimos anos, vários sites surgiram como repositórios para modelos 3D . Aqui estão alguns dos mais populares:

• Thingiverse (tudo grátis)
• Printables (tudo grátis)
• MyMiniFactory (muitos gratuitos e alguns pagos)
• Cults3D (gratuitos e pagos)
• CGTrader (poucos gratuitos e a maioria pagos)
• MakerWorld (tudo grátis)

Dessa forma, qualquer pessoa pode ter acesso a um modelo – sem necessidade de habilidades de modelagem!

Preparando modelos – Fatiamento

Uma vez que um modelo é finalizado em um software de design 3D, ele ainda precisa ser preparado usando um tipo especial de software que traduz o modelo para o script de instruções de máquina que mencionamos anteriormente. Isso é feito usando um software de fatiamento, também conhecido como fatiador . Depois de importar seu modelo 3D para o fatiador, você pode ajustar as configurações para atender às suas necessidades. Você pode usar o fatiador para definir muitos parâmetros importantes, como velocidade de impressão, temperatura, espessura da parede, porcentagem de preenchimento, altura da camada e muitos outros.

O arquivo resultante consiste em G-code , a “linguagem” das impressoras 3D e máquinas CNC. G-code é essencialmente uma longa lista de instruções que a impressora 3D seguirá para construir seu modelo. Em outras palavras, a impressão 3D é impossível sem arquivos G-code!

Suportes

Uma das principais funções de um slicer é analisar seu modelo e determinar se deve ou não gerar material de suporte. Especificamente, os suportes são necessários para peças com saliências severas . O slicer permite que você escolha onde colocar os suportes e quão densos você quer que eles sejam. Alguns slicers até oferecem aos usuários a capacidade de escolher diferentes tipos de estruturas de suporte , que podem ser mais fáceis de remover ou mais estáveis.

Quando se trata de software de fatiamento, há uma variedade de opções para escolher.

Preenchimento

Preenchimento (Infill em inglês) é outra configuração que tem um grande impacto em suas impressões 3D. Se refere ao preenchimento interno dentro de uma peça, e desempenha um papel significativo na resistência, peso e tempo de impressão de uma peça. Você pode ajustar seu infill com duas configurações em seu fatiador, ou seja, padrão de preenchimento e densidade.

A densidade de preenchimento se refere a quão cheio o interior da impressão é, e é definido como uma porcentagem. Uma impressão com 0% de preenchimento é oca, enquanto 100% de preenchimento significa que é completamente sólida. Para a maioria das impressões padrão, uma densidade de preenchimento de 15-50% é recomendada. Se você precisa tornar sua peça mais forte, tente aumentar o preenchimento. Tenha em mente que densidades de preenchimento mais altas exigem mais filamento e tempos de impressão mais longos.

Você também pode selecionar um padrão de preenchimento para sua impressão. Para modelos e estatuetas, os padrões de relâmpago, linha e zigue-zague em Cura são os melhores, pois levam a tempos de impressão mais rápidos. Impressões padrão como potes e recipientes funcionarão melhor com grade e triângulo. E se você estiver imprimindo algo que exija resistência, como um suporte de prateleira, os padrões cúbicos, giroides e octetos são o caminho a seguir.

Preparando a impressora 3D

Depois de fatiar um modelo, algumas etapas precisam ser seguidas antes que a impressora 3D esteja pronta para imprimir:

Carregamento do filamento

A extrusora precisa estar pronta para extrudar o filamento antes do início da impressão. O processo de carregamento começa aquecendo a extremidade quente até a temperatura de fusão do filamento (geralmente acima de 175 °C, dependendo do filamento), então carregando o filamento na extrusora aquecida. Frequentemente, a impressora terá operações pré-configuradas que ajudarão você no processo.

Nivelamento da cama

Para que a impressora deposite o filamento com precisão e construa o objeto, a plataforma de construção deve estar nivelada. Dependendo da máquina, o nivelamento pode ser manual ou automático. O nivelamento da cama é muito importante porque, se a cama de impressão estiver muito longe do bico, a primeira e mais importante camada não grudará na cama, fazendo com que a impressão falhe automaticamente.

Materiais

Como já mencionamos, as impressoras 3D FDM usam bobinas de filamento como material para criar peças. Esses filamentos são basicamente termoplásticos especialmente projetados que são capazes de serem derretidos e resfriados sem perder sua integridade estrutural.

Felizmente, os filamentos para FDM – especialmente os materiais comuns – estão entre os materiais mais baratos usados ​​no mundo da impressão 3D. Eles geralmente vêm em dois diâmetros diferentes: 1,75 mm e 3 mm (ou 2,85 mm). Além do diâmetro, os filamentos também vêm em diferentes tamanhos de carretel. Uma rápida olhada no mercado revela que os tamanhos mais comuns são 500 g, 750 g, 1 kg, 2 kg e 3 kg.

Uma das melhores características das impressoras 3D FDM é que elas podem trabalhar com uma variedade de tipos de filamentos. Aqui estão apenas alguns dos diferentes tipos de filamentos que são usados ​​na impressão 3D FDM:

Comum

Entre os filamentos mais populares, você encontrará PLA , ABS e PETG . Eles tendem a ser mais baratos e relativamente fáceis de trabalhar.

Desempenho e novidade

Existem muitos tipos especiais de filamentos. Alguns são flexíveis (como TPE e TPU ) ou preenchidos com madeira , metal ou outros materiais. Com foco no desempenho, você encontrará filamentos como nylon e policarbonato (PC) , entre outros.

Multimaterial

Se sua impressora for capaz de extrudar vários materiais, você pode usar PVA ou HIPS para fornecer suportes solúveis.

Acabamento

O acabamento é a etapa final do processo de impressão 3D. Dependendo de seus requisitos, você pode precisar executar algumas das seguintes etapas comuns de pós-processamento para uma peça impressa em 3D FDM:

Removendo suportes

Após a impressão, você provavelmente vai querer remover qualquer material de suporte estranho . Não é incomum ver algumas marcas deixadas na superfície da peça.

Lixamento

É na remoção de manchas, como aquelas deixadas pela remoção do material de suporte, que o lixamento entra em ação. Lixar levemente peças impressas em 3D pode deixar a superfície mais lisa.

Pintura

Frequentemente, você estará imprimindo em uma única cor. Para adicionar quaisquer cores, detalhes ou proteção desejados, você pode pintar seu modelo!

Polimento ou alisamento:

O revestimento epóxi também é uma maneira de alisar a superfície de uma peça impressa. Certos filamentos, como ABS, funcionam particularmente bem com processos específicos, como alisamento a vapor com acetona, para obter um acabamento suave e brilhante.

Soldagem ou colagem

Quando você deseja imprimir um modelo 3D grande que não cabe no volume de construção da sua impressora 3d, você pode imprimir a peça em duas ou mais peças e soldá-las ou colá-las depois.

Dicas para solução de problemas

A seguir estão alguns dos problemas mais comuns que iniciantes podem enfrentar ao começar a imprimir em 3D.

Deformação

Isso geralmente ocorre quando o material depositado esfria, encolhe (levemente) e puxa as camadas inferiores, fazendo com que elas se desprendam da placa de construção.

Stringing

Fios finos e indesejados de filamentos em seu modelo podem ser causados ​​por ajustes incorretos de afinação, temperatura ou retração. Além disso, certos filamentos são mais propensos a stringing.

Atolamentos de bicos

Um bico entupido é um dos problemas mais irritantes com impressoras 3D FDM. Se você ouvir um som estranho do cabeçote de impressão e notar que o filamento não está saindo do bico (ou extrudando fracamente), provavelmente você tem um bico entupido. Isso pode ser causado por má qualidade do filamento, má regulação de temperatura ou tipo de filamento, entre outros.

Deslocamento de camada

Isso pode ser causado por uma leve oscilação no eixo Z ou velocidade de impressão excessiva.

Subextrusão

A subextrusão ocorre quando não há filamento suficiente extrudado durante a impressão. Você saberá que está passando por isso quando vir impressões com lacunas entre as camadas.

Excesso de extrusão

Excesso de extrusão é o problema oposto: muito filamento está sendo extrudado. Isso resulta em camadas caídas, bolhas, espinhas e resultados ruins no geral.

Mantendo tudo funcionando

As impressoras 3D, como qualquer ferramenta, exigem manutenção regular para continuar funcionando.

Limpeza da cama:

É sempre uma boa ideia limpar a cama de impressão após a impressão. Caso haja algumas marcas mais pesadas ou se houver cola na cama de impressão, sinta-se à vontade para usar uma esponja de cozinha, sabão e água morna para tentar se livrar delas. Réguas e espátulas também podem ser úteis. Se disponível, certifique-se de seguir todas as instruções do fabricante da impressora e tenha em mente que diferentes materiais da cama (por exemplo, vidro, folha de PEI) reagem de maneiras variadas aos agentes de limpeza.

Limpeza do bico:

Antes de começar a imprimir, limpe o bico com uma escova ou um pano. Isso garante que não haja filamentos sólidos presos ao redor do bico, o que pode causar problemas em impressões futuras. No entanto, às vezes você pode precisar fazer algo um pouco mais sério.

Coleta de filamentos perdidos:

A maioria das impressoras “pinga” uma pequena quantidade de filamento para preparar a extrusora antes de começar a primeira camada, mas isso deixa um fio de filamento à deriva na área de construção. Pegue-os e jogue-os fora para sempre ter certeza de que a plataforma está limpa.

Armazenamento

O armazenamento de filamentos é um aspecto importante da impressão 3D, especialmente se você tiver vários carretéis espalhados. É importante porque se os carretéis forem deixados, digamos, em uma mesa por um tempo, poeira e umidade se acumulam e podem potencialmente arruinar as propriedades do filamento.

Há muitos recipientes de filamento no mercado, assim como sacos de vácuo. Eles evitam que os filamentos fiquem empoeirados e adquiram umidade.

Secadores de filamentos também são usados ​​às vezes. Esses dispositivos mantêm seus filamentos saudáveis ​​ou os tornam mais saudáveis ​​ao extrair qualquer umidade absorvida.

 

Agora você está pronto para tirar máximo proveito de sua impressora 3D! Lembre-se: a prática leva à perfeição.

Conte sempre com a Loja 3D!

 

Este artigo foi inicialmente publicado por All3DP.