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Um dos campos mais promissores para aplicações de impressão 3D é a indústria médica, que exige componentes plásticos e metálicos personalizáveis, biocompatíveis e esterilizáveis. Embora a fabricação aditiva possa parecer ficção científica, um número crescente de aplicações médicas está sendo desenvolvido usando essa tecnologia a cada ano.

Com a impressão 3D, os pacientes podem obter implantes, próteses e dispositivos personalizados de forma eficiente e acessível; isso oferece aos médicos novas ferramentas para desempenhar seus trabalhos de maneira mais eficaz; e permite que os fabricantes de dispositivos médicos projetem produtos melhores mais rapidamente. Pesquisas estão até sendo realizadas para imprimir tecidos e órgãos vivos em 3D!

A impressão 3D para fins médicos tem muitas vantagens

Por que a impressão 3D é tão útil no campo médico? A impressão 3D alinha-se bem com as capacidades da medicina moderna de várias maneiras.

É necessário projetar implantes, próteses, dispositivos, modelos anatômicos e até ferramentas de acordo com as necessidades específicas de cada paciente. O processo de personalização é demorado e caro com a tecnologia tradicional. Como alternativa, a impressão 3D pode produzir pequenas séries de peças personalizadas sem custo adicional e sem tempo de ferramenta ou configuração. Os corpos humanos estão entre os mais personalizados de todos os produtos, e a fabricação aditiva se destaca nessas aplicações.

É comum que dispositivos médicos tenham designs complexos, geometrias internas ou formas orgânicas. Considere, por exemplo, as espirais e espaços ocos em um aparelho auditivo ou em um coração! Tradicionalmente, essas formas seriam difíceis ou impossíveis de fabricar.

Com a impressão 3D, geometrias de peça única podem ser produzidas facilmente em plástico ou metal com alta precisão. Isso pode levar a designs aprimorados, além de reduzir custos e tempos de produção. Além de facilitar uma esterilização mais fácil, eliminar fendas e lacunas entre várias partes torna os dispositivos mais difíceis para o crescimento de bactérias.

Os materiais de um dispositivo são tão importantes quanto seu design quando se trata de dispositivos médicos. A impressão de materiais em 3D oferece propriedades mecânicas, químicas e térmicas que os tornam perfeitos para uso em materiais biocompatíveis e esterilizáveis. É possível imprimir componentes em 3D que são rígidos ou flexíveis e suaves ou texturizados. Quase qualquer aplicação pode se beneficiar de materiais impressos em 3D.

Comparado a outras tecnologias, a impressão 3D também oferece velocidades de produção inigualáveis. O tratamento de pacientes não é diferente. Devido ao longo prazo da fabricação tradicional, os pacientes frequentemente têm que esperar meses para poder começar seu programa de tratamento ou consultar vários médicos e passar por vários procedimentos invasivos para usar e reusar seus dispositivos médicos. O paciente é inconveniente e pode sentir desconforto adicional, no melhor dos casos. A condição do paciente pode piorar ou até mesmo ser fatal se houver atrasos no tratamento.

Como benefício final, as impressoras 3D possibilitaram que os profissionais médicos eliminassem gessos usando escaneamento 3D e raios-X para criar rapidamente modelos 3D, eliminando a necessidade de armazenar inúmeros gessos físicos. Além de economizar espaço, isso também reduz o potencial de danos por manuseio inadequado ou envelhecimento. Um modelo 3D é um modelo preciso e permanente que pode ser acessado em qualquer lugar, economizando tempo e dinheiro para os profissionais médicos.

Usando a impressão 3D no campo médico

Próteses Impressas em 3D

A medicina protética exige intensa personalização, o que torna a fabricação de próteses demorada e cara. Como esses dispositivos e seus encaixes estão sujeitos a uso rigoroso, um ajuste perfeito é crítico para criar uma prótese confiável, confortável e funcional para o paciente. Todas essas razões e mais contribuíram para a revolução no campo das próteses impressas em 3D.

Em geral, vários moldes e consultas de acompanhamento são necessários para ajustar o encaixe da prótese. Pacientes que podem ser sensíveis à sua condição frequentemente sentem que isso é mais do que um incômodo: fazer um molde pode ser desconfortável, e os muitos ajustes podem ser invasivos. Sem mencionar que o tempo gasto em ajustes e reajustes representa o tempo sem uma prótese ajustada corretamente.

Ao usar a impressão 3D, os pacientes não precisam mais usar um molde físico. Como alternativa, os técnicos podem usar scanners 3D para criar rapidamente um modelo 3D do membro residual. Com base nesse escaneamento 3D, um encaixe impresso em 3D pode ser feito com precisão e acessibilidade, geralmente exigindo apenas um ajuste para completar.

Dispositivos e implantes personalizados para cada paciente

A personalização não se limita ao campo da medicina protética. Dispositivos (como aparelhos auditivos) e implantes (como articulações artificiais, placas cranianas e até válvulas cardíacas) estão cada vez mais recorrendo à impressão 3D por sua flexibilidade e velocidade.

O método tradicional de ajuste de aparelhos auditivos e válvulas cardíacas tem sido extensivo, com ajustes feitos à mão durante uma semana ou mais. Desde o molde até o ajuste, um aparelho auditivo exigia nove etapas antes da impressão 3D. Agora, os aparelhos auditivos podem ser escaneados e impressos em um único dia com escaneamento 3D.

Há também vantagens no design: válvulas cardíacas de silicone impressas em 3D fornecem um ajuste exato que válvulas rígidas fabricadas tradicionalmente simplesmente não conseguem. Implantes, como articulações artificiais de titânio ou placas cranianas, podem ser impressos com superfícies complexas e porosas que são menos propensas a serem rejeitadas pelos corpos dos pacientes.

Ortodontia e odontologia

Dispositivos ortodônticos e implantes dentários exigem extensa personalização com alta precisão. Dentaduras, coroas, implantes e retenedores devem ser duráveis, precisos e confortáveis, porque nossos dentes enfrentam um uso intenso dia após dia. Além disso, eles precisam ser feitos de materiais biocompatíveis, como cobalto-cromo e porcelana.

Usando a impressão 3D, os profissionais de odontologia e ortodontia podem realizar tudo isso mais rapidamente e a um custo mais baixo do que os métodos tradicionais, como usinagem. Dispositivos dentários podem ser produzidos de forma rápida e fácil usando escaneamentos 3D e raios-X em vez de moldes ou configurações.

No caso de dispositivos como aparelhos ortodônticos ou expansores que não exigem componentes impressos em 3D, modelos impressos em 3D feitos de plásticos esterilizáveis podem ser usados para medir forma e ajuste, eliminando a necessidade de ajustes ou visitas repetidas de pacientes.

Desenvolvimento de dispositivos médicos

A pesquisa, desenvolvimento e certificação de dispositivos médicos são extremamente demorados e exigem muitos recursos. Frequentemente, o alto preço dos dispositivos médicos não é causado pelos custos de fabricação, mas pelo caro desenvolvimento de produtos. Como a impressão 3D oferece uma variedade de materiais biocompatíveis e esterilizáveis, ela permite que os desenvolvedores de dispositivos médicos produzam e testem protótipos funcionais em uma fração do tempo, resultando em produtos melhores e custos mais baixos.

As vantagens da fabricação aditiva para o desenvolvimento de produtos incluem o tempo rápido de resposta, facilidade de alterações e baixo custo para volumes muito pequenos de peças. Pode economizar centenas de milhares de dólares e meses de tempo no desenvolvimento de produtos. Dispositivos médicos devem passar por um processo rigoroso e longo de certificação, portanto, essas economias de tempo e custo são especialmente valiosas.

 

Instrumentos cirúrgicos personalizados

Precisão e eficiência são cruciais na sala de operações. Os desafios únicos de cada procedimento não podem ser subestimados—o corpo de cada paciente é diferente, assim como as mãos de cada cirurgião. Se o controle fino é essencial, por que os cirurgiões devem ser restritos a ferramentas de tamanho único?

Usando a impressão 3D, ferramentas cirúrgicas personalizadas podem ser produzidas rapidamente e de forma acessível, adaptadas às necessidades específicas de cada cirurgião e cada procedimento. Essas ferramentas são feitas de plásticos e metais esterilizáveis e biocompatíveis. Elas podem ser produzidas com tanta rapidez que os hospitais não precisam manter um grande estoque de instrumentos, podendo encomendá-los conforme necessário.

Instrumentos que são personalizados para o tamanho e forma das mãos de cada cirurgião, juntamente com características adaptadas para cada aplicação, podem melhorar significativamente os resultados e a eficiência. Além disso, guias cirúrgicas feitas especificamente para cada paciente podem aumentar a precisão enquanto reduzem o tempo gasto na sala de operações, eliminando a necessidade de consultar diagramas e assistentes.

Modelos de anatomia personalizada

Modelos anatômicos são caros e, mesmo os melhores, oferecem uma gama limitada de opções. Profissionais e estudantes usam regularmente modelos para educação, treinamento, preparação para cirurgias e para fornecer auxílios visuais aos pacientes.

A impressão 3D pode ajudar os profissionais médicos e educadores a criar modelos anatômicos personalizados e acessíveis. Cirurgiões podem praticar cirurgias difíceis usando modelos específicos para o paciente que reproduzem exatamente o que eles encontrarão durante a cirurgia.

Bioprinting

Não seria interessante se as impressoras 3D usassem células e matéria orgânica em vez de plástico e metal? Esse é o conceito básico do bioprinting—o que há de mais avançado na impressão 3D na indústria médica.

Embora a maioria das tecnologias e aplicações de bioprinting ainda esteja em seus estágios iniciais, pesquisadores já conseguiram imprimir ossos, pele e cartilagem. Um dia, talvez possamos até imprimir órgãos funcionais em 3D.

O bioprinting funciona de maneira semelhante a outras técnicas de impressão 3D: o material é depositado ou solidificado em camadas sucessivas para criar objetos 3D. No bioprinting, no entanto, as células são cultivadas a partir de amostras de tecido ou células-tronco. Um gel de ligação ou estrutura de colágeno mantém as células unidas.

Partes do corpo e órgãos bioimpressos permitiriam que o tecido do paciente crescesse sobre as partes impressas em 3D e, eventualmente, substituísse as células impressas por suas próprias. Embora seja improvável que vejamos órgãos bioimpressos funcionais em breve, a tecnologia já está ajudando pesquisadores a realizar pesquisas em tecidos vivos sem precisar retirá-los de um organismo vivo.

Materiais médicos impressos em 3D

Nem todos os materiais são iguais quando se trata de produtos médicos. Como microrganismos podem causar infecções que colocam a vida em risco, dispositivos médicos e implantes devem ser esterilizáveis. Um produto que entrará em contato com tecido também deve ser biocompatível, o que significa que não produzirá reações nocivas se colocado em um sistema biológico. Em particular, implantes devem ser feitos de materiais que provavelmente serão aceitos pelos corpos dos receptores. Os fluidos dos nossos corpos são surpreendentemente corrosivos ao longo do tempo, por isso a resistência à corrosão é igualmente importante. Para suportar o uso intenso a longo prazo, os implantes devem ser fortes, duráveis e leves.

Impressoras 3D modernas são compatíveis com uma gama de plásticos e metais que atendem a esses requisitos. Abaixo, destacamos alguns dos materiais impressos em 3D mais usados na indústria médica.

Nylon PA-12

Plásticos como este são leves, resistentes à corrosão, duráveis e podem ser esterilizados com autoclaves a vapor. O nylon PA-12 é flexível e resistente a produtos químicos. Além disso, está entre os materiais de grau médico mais rápidos e acessíveis para impressão, e é compatível com impressão Multi Jet Fusion e SLS. O nylon PA-12 é certificado USP Classe I-VI e ISO 10993.

PC-ISO

A impressão 3D FDM usa PC-ISO, um termoplástico de policarbonato (PC) biocompatível. O material tem um acabamento de qualidade inferior ao do Nylon PA-12, mas é comumente usado para guias cirúrgicas, protótipos e moldes. O PC-ISO pode ser esterilizado por radiação gama ou EtO e é certificado USP Classe I-VI e ISO 10993.

ABS M30i

O ABS M30i é outro termoplástico de engenharia biocompatível para FDM, assim como o PC-ISO. Protótipos funcionais, testes de ajuste e peças para uso final são ideais para impressão FDM. O ABS M30i pode ser esterilizado por radiação gama ou EtO, e é certificado USP Classe I-VI e ISO 10993.

Titânio

O material mais popular para implantes médicos é o titânio, o rei dos metais biocompatíveis. Todos os tipos de articulações de substituição, marcapassos, placas cranianas, implantes dentários e mais são feitos de titânio. O titânio é um metal forte, leve, resistente à corrosão e não reativo. DMLS, uma das tecnologias de impressão 3D mais caras, pode ser usada para imprimi-lo.

Cobalto-Cromo

O cobalto-cromo também exibe excelente resistência à corrosão e biocompatibilidade, assim como o titânio. Possui força e dureza adicionais em relação ao titânio e é comumente usado para dentes substitutos, bem como articulações de uso intenso como quadris, joelhos e ombros. DMLS também é usado para imprimir cobalto-cromo em 3D.

Aço Inoxidável

O aço é forte, esterilizável e biocompatível; no entanto, não oferece a mesma resistência à corrosão a longo prazo que o titânio ou o cobalto-cromo. Portanto, o aço inoxidável é mais frequentemente usado em ferramentas cirúrgicas e implantes temporários, como parafusos ósseos. A impressão direta de material possibilita a impressão de peças de aço inoxidável a um custo muito menor do que outros metais. A resistência, rigidez e resistência química dos diferentes tipos de aço inoxidável variam.

Silicone

Materiais de borracha, como o silicone, têm uma ampla gama de aplicações nas indústrias médica e alimentícia. Para biocompatibilidade, pode ser certificado como Classe V ou Classe IV. O silicone pode ser usado tanto para implantes de curto prazo quanto de longo prazo. O silicone é comumente encontrado em cateteres, máscaras respiratórias, tubos médicos e vedações.

Embora as impressoras 3D de silicone ainda estejam em seus estágios iniciais, a fundição de silicone com moldes impressos em 3D é uma forma rápida e acessível de produzir peças e produtos de alta qualidade.

O Futuro da Impressão 3D na Medicina

Devido às necessidades únicas de cada paciente e corpo, os dispositivos médicos frequentemente requerem a maior personalização de qualquer produto em qualquer setor. Devido aos altos custos e longos prazos de fabricação de ferramentas para a manufatura tradicional, esses dispositivos historicamente foram caros e lentos para produzir. Com sua capacidade de produzir pequenas quantidades de peças altamente personalizadas, a impressão 3D está redefinindo o que é possível na medicina.

Adaptar soluções médicas aos pacientes e médicos melhora os resultados e reduz custos e tempos de produção, o que aumenta a acessibilidade. Dispositivos médicos personalizados, implantes e ferramentas estão agora mais acessíveis do que nunca. À medida que as tecnologias de impressão 3D continuam a avançar, prestadores de serviços de saúde e pesquisadores continuarão a explorar novas aplicações, desde implantes e ferramentas cirúrgicas até tecidos e órgãos funcionais.

Escolher o melhor filamento para impressão 3D é essencial assim que você começar a imprimir em 3D. A escolha do filamento certo deve ser baseada em uma decisão informada.

Ao escolher um filamento, você pode precisar considerar alguns fatores, por exemplo, quão resistente deve ser a peça impressa? Em termos de precisão e exatidão, o que você deseja? Qual nível de flexibilidade você precisa para seu produto? E assim por diante. Aqui estão alguns filamentos comuns para impressão 3D que podem ser úteis para escolher o mais adequado para seu projeto.

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PLA

Os produtos de impressão 3D que utilizam PLA são altamente populares entre os consumidores. Em geral, é um filamento de impressão 3D muito comum. Está disponível em uma variedade de cores. Além disso, o material não se deforma facilmente e é biodegradável.

Vantagens

• Biodegradável
• Fácil de imprimir
• Disponível em cores translúcidas e que brilham no escuro
• Tem um cheiro agradável e doce

Desvantagens

• Frágil
• Às vezes pode obstruir ou entupir a bico da impressora

Aplicações

O ácido poliláctico é um material comum para peças de protótipo, implantes médicos, embalagens de alimentos, brinquedos com pouco desgaste, etc.

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ABS

Um filamento de impressão 3D popular, o ABS tem alta resistência ao impacto e robustez. É um excelente material para extrusão, pois é flexível e resistente.

Vantagens

• Durável e leve
• Acessível
• Flexível
• Adequado tanto para profissionais quanto para iniciantes

Desvantagens

• Fumaça desagradável
• Altamente inflamável; como é à base de petróleo, não é biodegradável
• Se deforma facilmente
• Derrete sob altas temperaturas

Aplicações

O ABS é mais comumente usado em brinquedos, componentes eletrônicos e partes móveis. Além disso, é utilizado em capacetes de bicicleta, componentes automotivos, anéis de casamento, capas para telefones e suportes para telefones em carros.

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PETT (PETG, PET)

Um tipo de plástico comum é o PET (tereftalato de polietileno). Esse tipo de plástico é frequentemente usado em embalagens de alimentos e garrafas plásticas. É o PETG, uma variante do PET, que é utilizado para impressão 3D. Aqui, ‘G’ significa ‘modificado com glicol’. Essa modificação torna o filamento mais fácil de imprimir e menos frágil.

Vantagens

• Flexível e forte
• Com alta resistência ao impacto e temperatura
• Fácil de imprimir

Desvantagens

• O produto é higroscópico (absorve umidade do ar, portanto é necessário armazenamento adequado)
• A superfície pode ser facilmente riscada

Aplicações

Além de capas para telefones, eletrônicos, componentes mecânicos, joias e componentes protetores, o PET também é amplamente utilizado em outros itens.

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PVA

Os plásticos feitos de álcool polivinílico são biodegradáveis e não tóxicos. O PVA não só é facilmente impresso em 3D, mas também funciona bem como material de suporte durante a impressão 3D.

Vantagens

• Durável
• Solúvel em água
• Não tóxico e biodegradável
• Fácil de imprimir

Desvantagens

• Material relativamente caro comparado a outros materiais
• Não facilmente disponível
• Higroscópico (absorve umidade do ar)

Aplicações

O PVA é comumente encontrado em filmes de embalagem, espessantes para adesivos em papel e brinquedos para crianças.

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TPE

Os plásticos com propriedades semelhantes à borracha são elastômeros termoplásticos (TPE). Isso os torna duráveis e flexíveis. O estresse físico pode ser absorvido pelo TPE, uma vez que ele é tanto esticável quanto macio. Tem a capacidade de suportar uma quantidade considerável de desgaste, bem como dobramento, compressão e alongamento.

Vantagens

• Alta flexibilidade
• Boa resistência ao dobramento e compressão
• Robusto

Desvantagens

• Velocidade de impressão lenta
• Não é fácil de imprimir

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Madeira

Na verdade, é PLA infundido com fibra de madeira que é usado em filamentos de madeira. A combinação desses dois permite imprimir objetos que têm a aparência e a sensação de madeira. É possível usar salgueiro, ébano, pinho, bétula, e assim por diante, como madeira PLA. Os filamentos de madeira podem ser usados para fazer partes que são esteticamente superiores a outros materiais, mas têm menor resistência e flexibilidade. Para evitar danificar ou queimar a madeira, você precisará ser cauteloso com a temperatura. A bico da sua impressora também pode desgastar-se se o filamento for de madeira.

Em alguns casos, a madeira é melhor usada com objetos que são destinados à aparência em vez de funções complexas. Com o filamento de madeira, você pode imprimir decorações para mesas, estantes e mesas. Esse filamento também pode ser usado para criar modelos em escala.

Vantagens

• Esteticamente deslumbrante. Adequado para modelos
• Para cortar e pintar

Desvantagens

• Mais fraco em termos de resistência
• Menos flexível
• A bico é mais propensa ao desgaste

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Metal

Modelos volumosos e brilhantes podem ser criados usando filamento metálico. Um filamento metálico é feito de uma mistura de ABS/PLA e pó metálico. Como as misturas metálicas são mais densas que o PLA e o ABS, o modelo final pesa e parece metal puro.

Dependendo das suas necessidades comerciais, você pode encontrar filamentos feitos com latão, alumínio, cobre, bronze e aço inoxidável. Os grãos de pó metálico podem degradar a eficiência da bico, pois também são abrasivos. Se você deseja apelo visual e funcionalidade, os filamentos metálicos são uma excelente escolha. O filamento metálico é adequado para fabricação de ferramentas, brinquedos, modelos e componentes de acabamento.

Vantagens

• Apelo visual, aparência e acabamento metálico
• Mínima contração e deformação ao esfriar
• Durabilidade

Desvantagens

• Muito abrasivo para bicos
• Não é fácil de imprimir

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Nylon

Um dos filamentos mais populares para impressão 3D é o nylon, que é utilizado em muitos componentes industriais. Em termos de resistência, durabilidade e flexibilidade, o nylon faz sentido como material para impressão 3D.

Outra característica única do nylon é sua capacidade de ser tingido antes ou depois da impressão. Devido à sua resistência e durabilidade, o nylon é um ótimo material para criar protótipos, ferramentas, engrenagens, fivelas, dobradiças, etc.

Vantagens

• Flexibilidade, durabilidade e resistência
• Pode ser usado após a remeltagem
• Termoplástico
• Menos frágil que o ABS e o PLA

Desvantagens

• Higroscópico
• Caro
• Quando aquecido pode emitir vapores tóxicos
• Altas temperaturas necessárias para impressão

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Filamento Condutivo

A corrente elétrica pode fluir através de filamentos condutivos, tornando-os únicos em sua capacidade de conduzir eletricidade. Filamentos de PLA e ABS com partículas de carbono condutivo são chamados de filamentos condutivos. Pequenos projetos eletrônicos funcionam bem com esses filamentos. Por exemplo, esse filamento é comumente usado em teclados digitais, placas de circuito e controladores de jogos.

Vantagens

• Não requer uma cama aquecida
• Útil para projetos envolvendo eletrônicos

Desvantagens

• Deforma/encolhe durante o resfriamento
• Não é flexível
• Não durável

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Argila/Cerâmica

Uma grande parte dos materiais usados nesta indústria consiste em plásticos. A argila é uma opção não plástica muito popular. A argila e o cobre são tipicamente usados para fazer filamentos de argila. A cerâmica falsa é frequentemente feita com esse filamento extremamente frágil. Esse material pode ser usado para imprimir itens que precisam parecer feitos à mão.

Vantagens

• Tem propriedades semelhantes à argila
• Pode ser queimado em um forno

Desvantagens

• Caro
• As peças podem encolher/deformar durante o resfriamento

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Magnético

Um filamento magnético é criado misturando pó de ferro com PLA ou ABS. Esse material é atraído ferromagneticamente por objetos magnéticos. Também há um acabamento de cor metálica no material. Com esse material, você pode imprimir brinquedos e ferramentas.

Vantagens

• Esteticamente atraente
• Forte e durável
• Adere a ímãs

Desvantagens

• O pós-processamento é um processo muito específico
• Caro
• Precisa de uma cama aquecida

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Fibra de Carbono

O filamento de fibra de carbono é feito reforçando ABS, PLA, etc. com fibra de carbono. É relativamente leve, rígido e resistente. Imprimir materiais de fibra de carbono com frequência pode desgastar a bico da sua impressora, já que a fibra de carbono é amplamente utilizada em aplicações estruturais.

Filamentos de fibra de carbono podem ser impressos em grandes quantidades devido à sua baixa densidade e alta resistência estrutural.

Vantagens

• Propriedades estruturais aprimoradas
• Leve
• Menos contração ao esfriar

Desvantagens

• Causa desgaste na bico da impressora

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Acetal (POM)

Frequentemente utilizado em peças plásticas que requerem alta precisão, o Acetal também é conhecido como POM (polioximetileno). Zíperes, engrenagens, rolamentos e mecanismos de foco de câmeras também podem ser feitos de Acetal. O Acetal é altamente preferido nessas aplicações devido à sua resistência e rigidez. Além disso, seu baixo coeficiente de atrito o torna desejável como material de impressão 3D. Quando é necessária resistência e baixo atrito nas peças, o Acetal é um bom material a ser utilizado.

Vantagens

• Alta resistência e rigidez
• Resistente a produtos químicos e calor
• Perfeito para usos funcionais

Desvantagens

• A temperatura da cama de impressão deve ser alta
• A adesão da primeira camada é difícil

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Polipropileno

O polipropileno (PP) tem muitos usos devido às suas diversas propriedades favoráveis. Além de ser resistente a produtos químicos, o material é leve, flexível e resistente. Esses materiais são frequentemente usados nas indústrias têxtil, de plásticos técnicos e de embalagens alimentícias.

Um problema com o PP é que não é um material muito amigável para a impressão 3D. Deformações e má adesão das camadas são problemas comuns. Apesar de ter algumas das melhores propriedades químicas e estruturais, o PP fica aquém do ABS e do PLA. Como regra geral, o PP é mais adequado para imprimir materiais leves e fortes.

Vantagens

• Alta resistência e durabilidade
• Resistente a produtos químicos

Desvantagens

• Má adesão das camadas
• Não é fácil de imprimir
• Pode deformar consideravelmente

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Cera

Um material para fundição a cera perdida é a cera. Metais como estanho, latão e bronze podem ser representados usando filamentos de cera. Comparado à maioria dos outros filamentos, a cera é mais macia. No entanto, o extrusor precisa de algumas modificações. Além disso, pode ser necessário aplicar um adesivo na cama de impressão.

Vantagens

• Cria moldes a partir da sua impressora

Desvantagens

• Aplicações limitadas
• Requer modificação da sua impressora

 

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ASA

O acrilonitrilo estireno acrílico é frequentemente considerado um material resistente às intempéries. Esse filamento é fácil de imprimir e relativamente rígido e forte. Além de sua resistência química, o ASA também é resistente ao calor e a produtos químicos. Quando expostos ao calor e à luz solar, os modelos em ASA não se degradam e não ficam amarelos como os modelos em ABS.

Vantagens

• Menos deformação em comparação com o ABS
• Ideal para peças automotivas

Desvantagens

Pode rachar durante a impressão

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HIPS

As propriedades do HIPS (poliestireno de alto impacto) combinam a elasticidade da borracha com a dureza do poliestireno. Muitas vezes, é usado para produzir embalagens protetoras, já que é um copolímero. Materiais de suporte costumam ser impressos usando materiais HIPS quando se imprimem modelos 3D. Materiais em balanço são sustentados por suportes.

Vantagens

• Mais resistente que o PLA/ABS
• Menos encolhimento/deformação que o ABS
• Pode ser pintado facilmente

Desvantagens

• Só pode ser usado com ABS
• Problemas de adesão e deformação

A impressão 3D acelerou a inovação em diversas indústrias, incluindo odontologia, óculos, próteses, design de móveis, arqueologia, paleontologia e ciências forenses. Na verdade, estamos apenas começando a perceber como a impressão 3D pode melhorar drasticamente nossas vidas e nosso trabalho.

 

Uma variedade de técnicas está disponível quando se trata de impressão 3D.

A fabricação aditiva é caracterizada pela introdução ou ligação de materiais adicionais para criar uma peça. Objetos que podem ser impressos em 3D são geometricamente complexos, tornando-os ideais para uma variedade de aplicações de fabricação. As peças podem ser impressas utilizando diferentes tecnologias, com máquinas que vão de centenas a milhões de dólares.

Um processo de fabricação aditiva utiliza impressão 3D para criar objetos. Uma peça é fabricada usando fabricação aditiva quando um material adicional é adicionado, ao contrário da fabricação subtrativa, onde um material é removido. Usando arquivos CAD (desenho assistido por computador), as impressoras 3D criam objetos tridimensionais. Muitos materiais e tecnologias estão disponíveis para impressão 3D, facilitando o design de peças para praticamente qualquer indústria.

Quais são os benefícios da impressão 3D na fabricação?

Apesar de a impressão 3D ser frequentemente associada a brinquedos e itens simples, na realidade, ela é capaz de produzir componentes capazes de suportar as condições mais rigorosas. Uma ampla gama de indústrias, incluindo energia, automotiva e defesa, utiliza peças impressas em 3D na fabricação. Seus efeitos transformadores estão sendo sentidos em várias indústrias e processos, desde protótipos funcionais até ferramentas, fixações e peças de uso final.

Você pode se surpreender ao saber que as impressoras 3D existem desde a década de 1980, quando muitas pessoas assumiam que eram uma tecnologia nova. A impressão 3D foi usada principalmente para aplicações industriais até 2009, e as impressoras eram proibitivamente caras para a maioria das empresas. Os custos da impressão 3D caíram significativamente desde que as impressoras 3D começaram a ser amplamente usadas para fins de fabricação. Vários fatores são responsáveis pelo crescimento da indústria de impressão 3D, como o uso crescente da impressão 3D na fabricação, que era considerada impossível antes que a tecnologia ganhasse tração.

A impressão 3D utiliza uma variedade de técnicas

Quais são as tecnologias de impressão 3D mais comuns? Existem várias técnicas de impressão 3D. As peças são construídas em camadas discretas chamadas camadas em todas as tecnologias de impressão 3D.

Fabricação por Filamento Fundido (FFF, também conhecida como Modelagem por Deposição Fundida)

Reforço com Fibra Contínua (CFR)

FFF (Fabricação por Filamento Fundido)

O tipo de impressão mais comum e mais acessível é a fabricação por filamento fundido. O FFF envolve o aquecimento de um termoplástico próximo ao seu ponto de fusão e a extrusão através de um bico que gera uma imagem em seção transversal das camadas para cada peça. As camadas são adicionadas uma após a outra dessa maneira.

Reforço com Fibra Contínua (CFR)

As peças FFF podem ser reforçadas com fibras contínuas usando o reforço com fibra contínua. Dois tipos de sistemas de extrusão são usados em máquinas capazes de CFR: um para o filamento FFF convencional e outro para grandes fios de fibra contínua. Ao contrário do preenchimento FFF, essas fibras são dispostas em camadas. Esta tecnologia produz peças significativamente mais fortes (até 10 vezes mais fortes do que as peças de alumínio equivalentes) e pode substituir materiais FFF padrão, como ABS e PLA.

A tecnologia mais amplamente utilizada hoje para impressão 3D é a fabricação por filamento fundido. Os materiais reforçados com fibra de carbono oferecem os mesmos benefícios do FFF ao eliminar fraquezas-chave das peças. Uma peça CFR é forte o suficiente para substituir o alumínio usinado em operações de fabricação essenciais, ao contrário dos componentes FFF que geralmente são limitados pela resistência de polímeros fracos.

No final, tudo se resume a

Ao integrar várias impressoras em seu processo de fabricação, muitas empresas descobrem que podem reduzir significativamente o tempo gasto fabricando peças internamente. Usar uma impressora 3D para produzir peças personalizadas de baixo volume pode ser uma opção mais rápida e econômica. Como resultado, as empresas podem dedicar tempo e energia a se concentrar em peças que geram receita, em vez de peças de baixo volume que podem não gerar receita. O uso de uma impressora 3D permite a produção rápida de designs sem desperdiçar recursos em peças que podem não atender aos padrões de qualidade. Portanto, as impressoras 3D são ideais para imprimir protótipos, ferramentas e dispositivos de fixação personalizados de baixo volume, que podem ser complexos e difíceis de maquinar, mas são essenciais para um processo de produção bem-sucedido.

O desenvolvimento de produtos está acelerando, o que está causando mudanças nas regras de design. O DMLS (sinterização direta a laser de metal) é um ótimo exemplo disso. Existe um potencial considerável para a sinterização direta a laser de metal no setor de dispositivos médicos. No entanto, no início do processo de design, é necessário um novo modo de pensar. Isso representa uma das transições que os designers precisam fazer ao implementar novas tecnologias para tornar a fabricação e o design de dispositivos médicos mais eficientes e eficazes.

Pode-se economizar tempo e custos ao prototipar designs em formas incomuns. A principal diferença entre DMLS e outras impressões 3D é que se utiliza metal real. Materiais como esses têm sido usados em aplicações industriais por décadas.

Os profissionais de design gostam desse processo porque podem experimentar com formas orgânicas que não podem ser facilmente usinadas. Desenvolver partes corporais implantáveis personalizadas para o receptor, por exemplo, é uma perspectiva intrigante. Seria necessário um máquina delicada de cinco eixos para construir esses implantes. Um substituto direto do DMLS pode ser impresso ao escanear a estrutura óssea real de uma pessoa.

Ferramentas cirúrgicas em formas orgânicas também são uma oportunidade. Dependendo da aplicação, esses dispositivos podem ser projetados para moldagem por injeção de metal ou fundição, ambos com custos de ferramentas relativamente altos e prazos que podem se estender por semanas. Usando impressão 3D, podemos produzir protótipos precisos de ferramentas cirúrgicas manuais. Na maioria das vezes, pode chegar a um cirurgião em 3 a 5 dias. Ainda é mais caro por peça para quantidades maiores usar moldagem por injeção tradicional, mas é muito mais lento do que alguns dias para uma quantidade menor.

Para experimentação, design e ver o que funciona, é crucial ter os atributos de tempo, economia de custos e liberdade de design. O ciclo de engenharia pode ser reduzido para apenas alguns dias para esses dois tipos de produtos.

No entanto, isso requer uma maneira diferente de pensar. Durante a fase de design, você precisa abordá-lo de maneira diferente. Durante o processo de construção, um dos maiores ajustes é como lidar com as tensões internas. Isso envolve derreter um pó metálico à temperatura ambiente, seguido de um resfriamento rápido. Durante o processo de construção, há uma mudança rápida que coloca estresse em todas as camadas. Durante a construção, a peça se curva para cima.

 

 

 

Como método para minimizar os efeitos indesejados desse processo, é essencial determinar qual orientação proporcionará a área de superfície transversal mais consistente (decidir como a peça deve ser posicionada durante as várias fases da construção), além de adicionar elementos de suporte estrutural gerados durante a construção.

Após a construção, cada peça passa por um ciclo de alívio de tensões em um forno. Isso evita que as peças se deformem após serem removidas dos suportes estruturais e da placa de construção. Também é importante retirar o suporte de construção do plano de construção. É crucial organizar as peças para que a remoção do suporte possa ser realizada com ferramentas manuais ou usinagem secundária.

O aplicativo Layers fornece diretrizes de design para ajudar seus clientes a identificar sinais de alerta durante o design. Durante a avaliação, cada peça é avaliada quanto à sua capacidade geral de impressão e, quando necessário, são feitos ajustes no design. É crucial que o designer saiba como a peça deve ser orientada durante a construção quando projetando especificamente para o DMLS.

Inicialmente, você deve pensar sobre os caminhos das ferramentas e as linhas de separação. O design para DMLS deve se concentrar em usar a menor quantidade de material possível, bem como integrar características autoportantes. Nós da Layers.app criamos um excelente guia de design para ajudar novos usuários a se orientarem na direção certa.

A Fabricação Aditiva, também conhecida como impressão 3D, está sendo cada vez mais utilizada em uma variedade de indústrias, incluindo educação, manufatura, robótica, automotiva, aeroespacial, construção, arquitetura, odontologia, joalheria e engenharia. Ao trazer a fabricação internamente, você pode economizar consideravelmente em custos e ter mais liberdade para projetar protótipos e iterações.

No início, entender e separar as diversas tecnologias, processos e materiais de impressão 3D pode ser difícil para os iniciantes. Quais tecnologias de impressão 3D estão disponíveis para as empresas? Examinar mais de perto as cinco tecnologias de impressão 3D que estão revolucionando as indústrias mencionadas acima ajudará você a compreender os diferentes tipos de impressão 3D.

Impressão 3D em Compostos

A impressão 3D em metal e compostos está prestes a revolucionar a fabricação aditiva.

Escaneamento de Impressão / Inspeção do Processo: Você pode usar essa função para imprimir sua peça, escaneá-la e medir sua precisão dimensional em tempo real.

Codificadores de Motor de Passo: Com esses codificadores nos motores X, Y e de extrusão, a impressora pode corrigir automaticamente erros de precisão de posição. Eventualmente, você economizará mais dinheiro porque o problema pode ser corrigido automaticamente e mais impressões poderão ser salvas. Você também obterá acabamentos de superfície impressionantes com os codificadores garantindo que a cabeça esteja localizada exatamente.

Detecção de Material: Quando o material acabar durante a impressão, essa função pausará o processo e enviará uma notificação por e-mail. Com a recarga, você pode continuar imprimindo enquanto adiciona material novo.

Acionamentos Silenciosos: Com acionamentos silenciosos, as impressoras 3D industriais da Markforged podem realizar impressões 3D sem emitir qualquer som.

Microcontrolador: Como os deslocamentos X e Y já estão calibrados e armazenados na cabeça de impressão, se você substituir a cabeça de impressão que contém o microcontrolador, não é necessário recalibrar. Usando essa ferramenta, você também pode detectar e prevenir falhas antes que ocorram e identificar problemas de manutenção.

SLA (estereolitografia)

Alternativamente conhecida como SLA, a estereolitografia é uma técnica de impressão 3D que utiliza luz para curar resina líquida em plástico sólido. A Estereolitografia Invertida é o sistema SLA mais comumente utilizado. A resina geralmente é vertida manualmente pelo usuário ou dispensada automaticamente a partir de um cartucho, dependendo da impressora 3D. Iniciar uma impressão requer abaixar a placa de construção na resina. O fundo do tanque e a placa de construção estão separados por uma fina camada de líquido. Através de uma janela translúcida localizada na parte inferior do tanque de resina, o laser UV é direcionado do galvanômetro ou galvos para solidificar o material seletivamente. Cada camada subsequente começa com uma impressão que tem uma espessura de menos de 100 micrômetros.

As impressoras 3D com tecnologia SLA podem produzir peças com geometria complexa e detalhes finos com resultados excepcionais. Na maioria das vezes, você terá que usar estruturas de suporte, já que as peças impressas devem ser limpas e depois curadas com UV, às vezes em um forno, antes de poderem ser usadas.

No início, o SLA era usado apenas em grandes máquinas para aplicações industriais nos anos 80. Além de ser mais acessível do que nunca, as impressoras 3D de estereolitografia de mesa também oferecem impressão 3D de alta resolução que se encaixa facilmente no seu espaço de trabalho. A flexibilidade do SLA permite criar produtos usando uma ampla gama de materiais, oferecendo uma liberdade criativa sem limites.

FFF (fabricação de filamento fundido)

O processo de fabricação aditiva mais comum é a fabricação de filamento fundido ou FFF. Devido à sua facilidade de uso e ao fato de não utilizar produtos químicos, é econômico. Um rolo de filamento termoplástico é tipicamente usado para FFF, que é dispensado de uma bobina. Uma bocal aquecida, acoplada a um sistema de movimento automatizado, é utilizada para extrudir o filamento na fabricação de filamentos fundidos. Enquanto uma peça está sendo impressa em 3D, o sistema de movimento se desloca pela área onde a peça deve ser impressa. O filamento derretido é depositado da bocal sobre a placa de construção enquanto o sistema de movimento se move ao redor. Leva algum tempo para o filamento esfriar e endurecer em uma camada. Menos de um milímetro é necessário para a placa de construção se mover, e então uma camada é adicionada de cada vez até que a peça esteja totalmente formada.

Certas impressoras 3D FFF podem imprimir com dois materiais simultaneamente usando a função de Extrusão Dupla. Um uso estético típico de duas cores diferentes para o mesmo material é para dar um aspecto mais agradável. Variações nas propriedades mecânicas são obtidas usando dois materiais diferentes. Juntamente com o material de construção, também pode ser usado um material de suporte PVA solúvel em água. A imersão em água dissolve o material de suporte, fazendo com que a peça final do design apareça com alta qualidade enquanto requer um mínimo de pós-processamento.

Uma impressora 3D com tecnologia FFF é perfeita para ambientes de escritório porque as máquinas são relativamente simples de operar e manter. Ao contrário das impressoras 3D SLA, as impressoras FFF não requerem uma boa ventilação para produzir ou pós-processar objetos. Em comparação com outros métodos, as impressoras 3D FFF oferecem uma ampla gama de opções de consumíveis a um custo relativamente baixo. Fáceis de configurar, os consumíveis podem ser armazenados por anos.

LFS (estereolitografia de baixa força)

Essa próxima geração de estereolitografia é chamada de Estereolitografia de Baixa Força (LFS). A Formlabs anunciou as impressoras 3D Form 3 e Form 3L no final de 2019. Essas impressoras 3D sofisticadas utilizam iluminação linear e a tecnologia Formlabs Form 3, combinando um tanque flexível para fornecer um acabamento de superfície impecável. A Formlabs Form 3, por exemplo, pode fornecer impressões de alta qualidade de forma consistente devido às forças de impressão mais baixas do processo de estereolitografia de baixa força. Ao rasgar facilmente os suportes de toque leve, pode-se reduzir a quantidade de tempo e esforço necessários para construir e manter as peças. Você pode então se concentrar em tudo o mais, como projetar e criar.

Impressão 3D em Metal

A impressão 3D em metal é um dos processos de impressão 3D mais avançados disponíveis hoje em dia. É um processo organizado que permite imprimir e pós-processar peças prontas para uso internamente. Neste processo, você deve:

Configuração da peça com o software: O arquivo STL gerado pelo seu software CAD precisa ser importado para um programa de software. A impressão 3D pode ser feita em uma variedade de metais. Para compensar a contração do material, as peças são automaticamente escaladas.

Impressão: A impressão FFF usa um pó metálico ligado ao plástico para imprimir camadas de metal até que sua peça esteja totalmente formada.

Lavagem: As peças precisam passar por um processo de reincorporação após serem impressas. Neste passo, a cera é removida da peça lavando-a em um desengraxante. Como resultado, ela está pronta para a próxima fase.

Sinterização: Este processo é seguido pela colocação da peça em um forno para queimar todos os conectores plásticos e permitir que o pó metálico se funde em uma peça 3D com uma densidade relativa de aproximadamente 96%.

Peça Final: Agora, usa-se metal “puro” para fabricar a peça. Neste estado, ela pode ser pós-processada e tratada como qualquer outro metal.

Reflexões Finais

Cada tecnologia de impressão 3D tem aplicações únicas. O SLA é ótimo para objetos menores e detalhados com características complexas. Uma máquina LFS é mais adequada para produção em alta volume que produz resultados de alta qualidade de forma consistente sem exigir trabalho adicional. Pessoas com orçamento limitado irão adorar o FFF. Usar essa tecnologia é fácil, acessível, versátil e conveniente. É fácil de usar, não ocupa espaço adicional e não requer pessoal profissional para configurá-la e operá-la. Os processos versáteis de impressão 3D de compostos e metais fazem deles ideais para a fabricação de peças robustas por empresas.

Agora é o momento, os serviços de IA são parte do nosso futuro e nos permitem criar equipamentos já sofisticados. Você sabia que a tecnologia de impressão 3D também pode ser usada para tornar a IA mais útil? Esta tecnologia revolucionária está evoluindo continuamente, melhorando as coisas. Novas e maravilhosas tecnologias estão agora disponíveis, como a Inteligência Artificial. A impressão 3D combinada com a inteligência artificial está possibilitando novas e empolgantes aplicações da fabricação aditiva.

As tecnologias combinadas com a fabricação aditiva são, claro, o que mais nos entusiasma. Neste artigo, discutimos a impressão 3D e a inteligência artificial. Quais benefícios podem ser realizados ao combinar essas duas tecnologias? Existe alguma limitação restante?

O que é Inteligência Artificial?

Inteligência artificial, ou inteligência de máquina, refere-se à inteligência exibida por máquinas. As máquinas são capazes de aprender e adquirir informações de forma racional e conclusiva. Ao fazer isso, tarefas avançadas podem ser realizadas nesses dispositivos.

Máquinas baseadas em IA podem imitar o comportamento inteligente humano. Diferentes tipos de processos podem se beneficiar desse processo de IA e automação. O mesmo vale para a fabricação aditiva. A inteligência artificial pode melhorar significativamente a impressão 3D para torná-la mais eficaz.

Usando IA com impressão 3D

A inteligência artificial está frequentemente associada a termos como aprendizado de máquina, redes neurais, automação ou visão artificial. A ideia aqui é que uma máquina pode resolver um problema dado por conta própria, sem intervenção humana, com base em dados e experiências passadas. Isso é de particular interesse quando combinado com tecnologias de impressão 3D, pois pode aumentar o desempenho de uma impressora 3D ao reduzir o risco de erro e facilitar a produção automatizada. De fato, cada vez mais startups e projetos de pesquisa estão integrando a IA em um produto ou serviço de impressão 3D.

 

Com base em dados e experiências anteriores, uma máquina pode resolver um problema por conta própria, sem intervenção humana. A combinação de impressão 3D com essa tecnologia é de particular interesse, pois deve aumentar o desempenho das impressoras 3D por meio da redução de erros e da automação dos processos de produção. Como resultado, muitas startups estão optando por integrar a inteligência artificial em seus produtos e serviços. Desenvolver novos materiais e automatizar todo o fluxo de trabalho em impressão 3D são apenas alguns exemplos.

Automatização do fluxo de trabalho de impressão 3D

A automatização do fluxo de trabalho de impressão 3D é, por exemplo, uma aplicação. Envolve vários passos, incluindo a criação do arquivo CAD, a preparação para impressão em um software de corte e, finalmente, a impressão. Nós da Layers.app possibilitamos a automação de etapas importantes, como a gestão de produção, com nosso software projetado para o fluxo de trabalho de impressão 3D. Nossa empresa utiliza inteligência artificial para automatizar tarefas manuais, como coleta de dados e rastreamento de custos. Ao implementar Inteligência Artificial, o software pode ajudar a melhorar a utilização das máquinas e planejar os pedidos de produção com base na disponibilidade. A seleção de materiais também pode ser automatizada com IA; o software recomenda o melhor material dependendo dos requisitos da peça impressa.

Para imprimir em 3D seu projeto, você precisa trabalhar no seu modelo 3D usando software CAD. Para ajudá-lo a criar os modelos imprimíveis em 3D perfeitos, a IA está sendo cada vez mais integrada a esses programas de modelagem 3D.

A inteligência artificial pode ser claramente incorporada ao fluxo de trabalho de impressão 3D e pode mudar o futuro da fabricação

A combinação de inteligência artificial e impressão 3D também pode melhorar a gama de materiais compatíveis com impressoras 3D, permitindo que esses setores criem materiais para altas temperaturas, como os aeroespaciais.

Onde entra a IA?

Para processar novos materiais de alto desempenho, todos os parâmetros do processo devem ser ajustados com precisão. Os processos de impressão 3D devem ser monitorados com diversos sensores diferentes. Em seguida, analisamos esse fluxo de dados usando inteligência artificial e identificamos relações ocultas que os humanos podem não conseguir reconhecer. Nessas situações, a inteligência artificial tem a vantagem: é capaz de processar grandes quantidades de dados muito rapidamente, o que é impossível para os humanos. Dessa forma, os pesquisadores podem manter as propriedades do material de ligas complexas.

Um processo para otimizar a impressão 3D

Além disso, a IA pode ser usada para melhorar o processo de impressão para objetos 3D. Uma análise de imprimibilidade de um objeto poderia ser realizada antes de iniciar qualquer processo de impressão. Além disso, a qualidade de uma peça pode ser prevista e erros de impressão podem ser evitados, resultando em economia de tempo.

Nosso objetivo aqui na Layers é usar a IA em nosso software para melhorar a eficácia e a qualidade dos processos de produção dos departamentos de impressão 3D. Com a indústria se movendo em direção à fabricação de peças acabadas, isso está se tornando cada vez mais importante.

Quais são as implicações da inteligência artificial e da fabricação aditiva?

Podem haver vários riscos associados a qualquer nova tecnologia. Um número de impressoras 3D pode, de fato, imprimir armas, por exemplo. Por outro lado, a inteligência artificial e a fabricação aditiva não são uma exceção. Frequentemente ouvimos que a inteligência artificial será capaz de superar os humanos. No entanto, uma ampla gama de objetos pode ser facilmente reproduzida com as tecnologias 3D atuais. A segurança e a privacidade futuras dessas funções podem ser seriamente comprometidas se a inteligência artificial for implementada. Por um lado, você pode imprimir uma arma e, por outro, ossos humanos.

Não veja o copo meio vazio: Inteligência artificial e impressão 3D têm um futuro brilhante! Com Inteligência Artificial, aprendizado de máquina e outras tecnologias avançadas na Indústria 4.0, engenheiros e operadores podem passar menos tempo em tarefas manuais repetitivas e mais tempo em processos mais inovadores.

Inteligência artificial e impressão 3D: a combinação do futuro?

É claro que ambas as tecnologias desempenharão um papel importante nos próximos anos, especialmente em aplicações industriais. A produção de peças usando fabricação aditiva hoje exige um alto grau de conhecimento especializado. O fluxo de trabalho de impressão 3D incorporará regras de IA. Com algoritmos mais sofisticados, os humanos terão que realizar menos tarefas manuais. Usando IA, grandes quantidades de dados podem ser acessadas para gerenciar melhor as tecnologias 3D.

A IA e a impressão 3D ainda estão em seus primórdios; no entanto, os poucos exemplos aqui mostram como essas duas tecnologias impulsionam a inovação, facilitam a produção e melhoram as habilidades dos concorrentes. Uma coisa é certa: esta revolução é promissora, não importa até onde chegue.

Nos últimos 40 anos, a impressão 3D passou por mudanças significativas. Com o tempo, a fabricação aditiva evoluiu de uma tecnologia revolucionária com poucas aplicações escaláveis para o que é hoje. Uma poderosa impressora de mesa, não muito maior que uma máquina de fax de escritório padrão, substituiu as máquinas enormes, caras e perigosas dos anos 80. A grande variedade de impressoras disponíveis hoje resolve uma ampla gama de problemas, mas todas operam usando diferentes tipos de software de impressão 3D chamados slicers. O software de fatiamento fornece as instruções de impressão para converter um modelo digital em uma impressão 3D.

 

Quais são as funções de um slicer?

Os slicers convertem modelos 3D digitais em G-code, ou linguagem de controle, para permitir que a impressora imprima o modelo em um espaço tridimensional. Na ausência de um slicer, as impressoras 3D não seriam mais do que sofisticados pesos de papel. O software de fatiamento é necessário para cada impressora 3D no mercado hoje para imprimir. Muitas vezes, é necessário uma assinatura do software de fatiamento para usar a maioria das impressoras de hobby no mercado. Além disso, há vários programas de software no mercado que são compatíveis com diferentes tipos de impressoras; PrusaSlicer, Netfabb Standard e Simplify3D são alguns da lista. Hobbistas e fabricantes de impressoras industriais podem se beneficiar dessas ferramentas. No entanto, esses programas têm suas desvantagens. Um grande número desses sites são imprecisos, pouco confiáveis, exigem assinaturas pagas e são difíceis de acessar. No entanto, as impressoras 3D industriais requerem software mais sofisticado para alta precisão. Esses programas de software são mais adequados para máquinas mais simples.

 

O software de fatiamento Layers oferece muitas vantagens

Com o Layers, arquivos STL podem ser digeridos em pedaços pequenos que podem ser impressos com um alto nível de precisão. O software de fatiamento oferecido pelo Layers define o padrão para toda a indústria. Milhares de peças de uso final são alimentadas pelo Layers, usadas em infinitas aplicações por entidades de fabricação em várias partes do mundo. O que torna o Layers diferente de seus concorrentes?

 

O slicer Layers está online

Sua empresa pode automatizar preços usando o processo de fatiamento online. Portanto, seus clientes podem fazer upload de seus arquivos online e fatiar o modelo 3D de acordo com suas preferências.

Atualizações em tempo real

A manufatura é um negócio desafiador de administrar. Um cenário de manufatura dinâmico é necessário para atender às demandas de uma economia global em constante evolução. Você deve confiar em ferramentas que forneçam resultados consistentes e exijam pouca manutenção à medida que as variáveis para administrar sua operação comercial evoluem. Com o Layers , você só precisa pressionar atualizar quando houver uma nova atualização disponível. Você nunca será cobrado com uma taxa oculta ou experimentará tempo de inatividade. O Layers se atualizará em tempo real, mudando para o material mais recente assim que estiver disponível, em vez de exigir que você reordene bobinas. Muito simples.

Segurança

A segurança dos arquivos STL não é uma prioridade na maioria dos softwares de fatiamento de qualidade inferior. É muito provável que você tenha propriedade intelectual patenteada por trás de suas peças, o que pode trazer um valor tremendo para sua empresa. A segurança foi incorporada ao design da arquitetura baseada em nuvem do Layers.

Custo

A impressão 3D é composta de muitos componentes, incluindo software de corte 3D. Sem ele, as impressoras não poderão operar e as peças feitas com software CAD serão restritas às suas próprias preferências.

Além de imprimir peças bonitas com acabamentos de superfície impecáveis, o Layers é fácil de usar mesmo para usuários novatos. Pressione enter após fazer upload do arquivo STL, selecionar seus materiais de impressão e definir o cronograma de impressão. São necessários apenas alguns cliques para criar qualquer coisa que você possa imaginar com o Layers.

Você já imprimiu uma peça em 3D que tinha pontos planos ou superfícies facetadas onde deveriam haver curvas suaves? Ou talvez você só tenha visto uma foto de uma impressão 3D que parecia pertencer a um CGI de baixa resolução dos anos 90? Você não está sozinho, e não é culpa da sua impressora 3D — o culpado provavelmente é a falta de resolução no arquivo STL que foi usado para criar a peça!

 

Como funcionam os arquivos STL?

 

Como formato de arquivo padrão para levar arquivos de modelos 3D a um programa de corte para impressão 3D em preparação para a impressão real, os arquivos STL foram originalmente criados para serem usados com impressão 3D por estereolitografia no final dos anos 1980 (STL significa Estereolitografia). É quase certo que você já se deparou com um arquivo STL antes, se alguma vez usou uma impressora 3D ou projetou algo para impressão 3D, mas você sabia que nem todos os STLs são iguais? De fato, você pode projetar um modelo 3D que atenda aos seus requisitos funcionais e, em seguida, criar um arquivo STL a partir desse modelo que produzirá peças fora das especificações.

Um arquivo STL é simplesmente uma série de triângulos que (geralmente) formam uma malha que aproxima as superfícies contínuas de um modelo 3D. Os arquivos STL contêm coordenadas tridimensionais organizadas em conjuntos de três junto com um vetor normal. Cada um desses conjuntos, ou vértices (cantos) do triângulo, tem uma orientação normal ao plano que é descrito pelos três pontos do triângulo.

Idealmente, os STLs destinados à impressão 3D devem incluir uma malha bem formada, com 2 faces por aresta de cada triângulo (isso às vezes é conhecido como um STL múltiplo ou um sem lacunas).

A especificação do arquivo STL não especifica nenhuma condição de múltiplo, já que é simplesmente uma lista de coordenadas e vetores. Em arquivos STL, especialmente aqueles criados diretamente a partir de scanners 3D, a geometria pode ser não múltipla ou incompleta, dificultando a impressão correta em 3D, o que pode causar problemas durante o corte.

A maioria dos pacotes de software CAD amplamente utilizados suporta a exportação de STL, incluindo a maioria dos pacotes CAD comerciais e muitos pacotes de código aberto e de hobby. Você pode geralmente encontrar opções de exportação STL pesquisando na web o seu programa CAD e o nome do seu software.

A importância da impressão 3D com STL

Como os triângulos são formas planas e bidimensionais, os arquivos STL só podem representar com precisão coleções de triângulos. Essencialmente, qualquer forma que não tenha superfícies curvas, como um cubo ou um retângulo, assume que os triângulos na malha são menores que os menores recursos do modelo.

Além das peças curvas, há furos, filetes, raios, revoluções, bem como curvas e geometria orgânicas. Um arquivo STL só pode aproximar essas características e superfícies curvas (não planas), independentemente de quão exatos sejam os ajustes para a exportação de STL.

Como devo lidar com meus arquivos STL?

Se você está satisfeito com a qualidade das suas impressões 3D e como elas são processadas, então parabéns – não há necessidade de mudar nada! O problema pode ser causado por arquivos STL que foram gerados com configurações de resolução de exportação muito altas ou muito baixas, então se você está tendo problemas este artigo pode ajudar. Os STLs de baixa resolução são caracterizados por áreas planas excessivas em regiões que deveriam ser curvas suaves. Quando você corta arquivos STL com resolução excessivamente alta, suas peças impressas em 3D ficarão ótimas, mas os arquivos grandes levam a longos tempos de corte e podem causar atrasos ao ajustar a visualização da peça em casos extremos.

Os arquivos STL se tornaram tão amplamente adotados por causa de sua simplicidade, o que permitiu que uma ampla gama de softwares de engenharia e design os suportassem, editassem e gerassem facilmente a partir de outros modelos 3D, que podem então ser impressos em quase qualquer impressora 3D. O lado negativo dos STLs é também a sua simplicidade, pois não contêm nenhuma informação sobre o sistema de unidades (milímetros, polegadas, pés, etc.) em que foram projetados e a resolução de um arquivo STL não pode ser determinada por si mesma ou como representa bem o modelo original.

Os arquivos STL que são muito grosseiros e que foram gerados sem resolução suficiente são o problema mais comum que os usuários encontram. A indicação mais óbvia disso é a presença de pontos planos e áreas facetadas em peças que foram projetadas com curvas suaves.

Você pode controlar a densidade de uma malha triangular quando exporta um STL a partir do seu software CAD para que a geometria de uma peça seja definida. Isso ocorre porque o seu software CAD está tentando otimizar para um pequeno tamanho de arquivo STL, então ele tentará criar a malha mais grosseira e de menor resolução possível, mas os parâmetros que você especificar podem forçar o software a usar uma malha de maior resolução para certos recursos e geometrias. O modelo mental que você deve adotar aqui é pensar nesses parâmetros de exportação como forçando o processo de exportação a gerar malhas mais finas e detalhadas.

Muitos programas de software CAD atualmente oferecem aos usuários uma escolha entre dois parâmetros de exportação para dimensões lineares e angulares: um chamado tolerância cordal (ou desvio cordal) e o outro chamado tolerância angular (ou desvio angular). É importante que a saída STL atenda a todos os critérios especificados pelas configurações de exportação que você selecionou. Uma configuração de malha que requer uma malha de alta resolução pode ser mais restritiva (ou simplesmente o parâmetro limitante) dependendo da geometria dessa característica. O parâmetro limitante geralmente variará ao longo da geometria de uma peça em resposta a diferentes características.

Outras configurações podem estar disponíveis em certos programas CAD, que podem incluir opções de comprimento mínimo e máximo de faceta triangular além das tolerâncias cordais e angulares. Recomendamos deixar esses valores em seus valores padrão, a menos que você tenha uma razão específica para querer mudá-los. Em geral, eles são usados para resolver problemas de exportação de STL em casos excepcionais.

Medir a qualidade da malha em relação ao tamanho do arquivo

Se você está procurando uma malha STL mais precisa e suave, pode sentir a tentação de configurar os ajustes de resolução do seu programa CAD ao máximo e se afastar. Como consequência, aumentar a resolução da exportação STL também resulta em um arquivo STL maior, o que geralmente resulta em tempos de processamento mais longos, tanto em termos de criação do STL, carregamento e processamento do STL para impressão 3D. Em alguns casos, a resolução do arquivo STL pode exceder a precisão da máquina na sua impressora 3D, o que significa que você pode acabar pagando um preço pela resolução STL que não é realmente refletida nas peças impressas.

Recomendamos que você escolha as configurações de exportação STL de maneira que tanto a resolução quanto o tamanho do arquivo estejam equilibrados para atender aos seus requisitos funcionais. Estas configurações têm se mostrado úteis como ponto de partida:

• Formato STL binário (tamanho de arquivo menor que ASCII)
• Tolerância/desvio cordal de 0,1 mm [0,004 in]
• Tolerância/desvio angular de 1 grau
• Comprimento mínimo de lado de 0,1 mm [0,004 in]

Recomendamos reduzir o tamanho do arquivo com aumentos nas tolerâncias cordais e/ou angulares até que o tamanho do arquivo STL não seja maior que 20 MB. Um tamanho de arquivo grande pode impedir a preparação do STL para impressão 3D e retardar o processamento. Por favor, tenha em mente que a sua tolerância para o que você pode lidar em termos de resolução STL e tempo de processamento do software variará de acordo com sua preferência pessoal.

Podem ocorrer falhas na impressão 3D. Todo operador de impressora 3D sabe que imprimir um objeto não é tão simples quanto criar um modelo e clicar em “imprimir”. Vários fatores desempenham um papel no sucesso e na qualidade de uma peça impressa. É possível que até mesmo o engenheiro, designer ou entusiasta de impressão 3D mais experiente falhe na impressão. Design para Imprimibilidade (DFP) é uma estrutura conceitual para projetar objetos imprimíveis que maximizem a taxa de sucesso das peças impressas em 3D. Mesmo assim, há momentos em que as peças impressas simplesmente não estão corretas. Na Layers , fizemos uma prioridade fornecer a todos os nossos clientes uma ferramenta de teste totalmente automatizada para analisar a imprimibilidade de cada modelo 3D desde que começamos a construir uma plataforma que permite aos fabricantes e engenheiros imprimir peças industriais em qualquer lugar do mundo.

Como funciona a Verificação de Imprimibilidade?

A impressão 3D oferece a oportunidade de personalizar produtos de uma maneira que nunca foi feita antes. O design de cada modelo 3D o torna único. Por isso, é importante avaliar a imprimibilidade do seu arquivo para garantir que ele possa ser impresso em 3D com sucesso. Um controle completo de todos os arquivos carregados é realizado automaticamente pela Layers . Para realizar uma verificação completa de imprimibilidade, a ferramenta analisa todas as variáveis que afetam o eventual sucesso ou falha da impressão. Nossa verificação de imprimibilidade foi dividida em duas etapas para garantir o maior grau de precisão e confiabilidade. Na Layers, cada etapa está em duas extremidades opostas do processo de pedido:

Envio de Arquivo – Ao enviar um documento imprimível, nosso software aplicará uma Verificação Geométrica a esse documento para identificar as seguintes características:

● Tamanho

● Largura

● Profundidade

● Altura

● Volume

● Área

 

Com isso, o software da Layers pode identificar o material, a tecnologia e a impressora apropriados para a criação de um objeto. Além disso, essa ferramenta fornece uma lista dos possíveis locais de impressão do arquivo.

 

Após a compra – Uma vez realizada a ordem, o material exato e o tipo de impressora usados para fazer o item personalizado são confirmados. Após o upload, a ferramenta verifica o arquivo em relação às diretrizes de design, como:

● Espessura das Paredes

● Tamanho da Caixa Envolvente

● Densidade do Modelo

● Integridade do Modelo

● Orientação

● Buracos

● Área

● Resistência (com base nas propriedades do material)

● Outras variáveis

 

 

Preparação automática de impressões 3D

Com o software da Layers, o procedimento para preparar um modelo 3D para impressão é totalmente automatizado, substituindo o processo manual de preparação de tal modelo. Usando processos automatizados, as impressões são mais detalhadas e têm maior qualidade devido a texturas, iluminação e materiais. O software Layers permite a publicação física de modelos complexos e não convencionais através da impressão 3D, escalando e reforçando peças de acordo com as propriedades do material. Além de otimizar o modelo para a técnica de impressão, aumenta a qualidade da peça personalizada sem afetar suas especificações. Assim, os tempos de impressão são reduzidos, o desperdício é diminuído e os custos são reduzidos.

 

O que acontece quando um modelo 3D falha na verificação de imprimibilidade?

Um modelo 3D que falha na verificação de imprimibilidade pode ser ajustado, preparado e melhorado automaticamente pelo software. Apesar disso, a maioria dos componentes industriais possui diretrizes de design extremamente específicas, por exemplo, nas quais adicionar 1 mm pode tornar o produto personalizado inutilizável. Um engenheiro da Layers será notificado pela nossa ferramenta de que a verificação de imprimibilidade falhou e, em seguida, entrará em contato com o carregador. Os engenheiros da Layers recomendarão outro material ou aprovarão a preparação do arquivo para impressão após entender as especificações exatas da peça personalizada. Para as empresas que desejam implementar AM, o maior desafio é tomar a decisão certa. As empresas de manufatura podem usar o Layers para se preparar para o futuro. Com nossa assistência, você pode realizar um relatório detalhado sobre a viabilidade técnica e econômica da impressão 3D para sua empresa. Layers facilita o planejamento da sua implementação de impressão 3D com base em dados precisos.

Como as soluções de impressão 3D estão sendo cada vez mais adotadas em diferentes setores, há uma necessidade óbvia de soluções que agilizem o processo de criação de peças em cada etapa. O software de gerenciamento de fluxo de trabalho para fabricação aditiva, também conhecido como software MES, ou sistemas de execução de fabricação aditiva, é um tipo de software que pode rastrear e documentar cada etapa de como as matérias-primas se tornam produtos acabados. As soluções MES para AM foram projetadas para atender às necessidades específicas da fabricação aditiva. Um software como esse garante que todas as etapas do processo – desde a modelagem até o corte, a impressão e o processamento – possam ser otimizadas e rastreadas através de uma interface única e fácil de usar. Além disso, muitos desses softwares rastrearão todo o processo, desde a compra até o envio, tornando-os especialmente importantes para os centros de serviços de impressão, dado o número de produtos que produzem a cada mês. Nessas circunstâncias, por que uma empresa deveria adotar esse software? Por que seria benéfico? Quais são as limitações?

 

Software de fluxo de trabalho em fabricação aditiva: por que uma empresa deve adotá-lo?

O aumento do uso de software de gerenciamento de fluxo de trabalho na fabricação aditiva é uma das razões pelas quais as empresas que trabalham com impressão 3D estão mudando seus fluxos de trabalho. Em particular, é vital quando uma empresa produz grandes quantidades de peças impressas em 3D.

 

Quais são os benefícios desse software para empresas de AM?

 

Além de melhorar o gerenciamento de arquivos, o sistema central também permite uma colaboração maior. Nesse sistema, as informações sobre um projeto podem ser acessadas por todas as partes interessadas, uma vez que estão centralizadas em um só lugar, em vez de estarem distribuídas entre várias pessoas em vários lugares. Outro benefício, é claro, é que tais otimizações deveriam teoricamente aumentar o retorno sobre o investimento da empresa. Um processo AM mais rápido e eficiente pode permitir a fabricação de mais peças. A otimização de processos é possibilitada pelas soluções de fluxo de trabalho para fabricação aditiva.

 

Como é incerto quando as pessoas poderão se ver durante a pandemia em vez de enviar e-mails ou levar arquivos grandes para o laboratório (o que se tornou mais difícil nos últimos meses), as peças podem ser encomendadas rapidamente e estarem prontas para uso imediato em 24 horas. Com uma única solução de software, toda a cobrança, relatórios e dados para gerenciamento de inventário são automaticamente concluídos quando os componentes são encomendados. Como resultado dessa abordagem baseada na web, nós, da Layers.app, podemos disponibilizar o aplicativo para toda a nossa equipe de desenvolvimento e compras, proporcionando-lhes fácil acesso ao visualizador de arquivos 3D. Com tantas pessoas trabalhando remotamente, o controle remoto é particularmente importante. O software que cria fluxos de trabalho AM pode ajudar a eliminar, ou pelo menos reduzir, esses problemas. Além disso, esse software é especialmente útil ao combinar diferentes tecnologias de fabricação aditiva.

 

Como resolver as fraquezas restantes?

O sistema ainda tem algumas limitações. Os principais problemas do software são suas limitações em termos de gerenciamento de qualidade, embora seja versátil. A compatibilidade com as normas ISO, por exemplo, não é uma tarefa fácil. Faz sentido que, à medida que a impressão 3D se torna cada vez mais importante para prototipagem e produtos finais, o gerenciamento de qualidade e a melhor padronização também se tornem cada vez mais importantes.

 

Na maioria dos casos, as soluções de software de gerenciamento de fluxo de trabalho têm um escopo limitado. Algumas empresas automatizam a cotação, mas não oferecem soluções após a cotação. Outras têm bons sistemas de gerenciamento de projetos, mas seus clientes não podem colaborar com eles.

 

Ainda há muito a ser feito para agilizar e automatizar processos com soluções de fluxo de trabalho. Uma vez que o design da peça esteja completo, a peça deve ser impressa o mais rápido possível, e o pedido de estoque de reposição deve ser enviado imediatamente.

Nota final

 

Foi constatado que o software de gerenciamento de fluxo de trabalho AM é particularmente adequado para centros de serviços de impressão 3D e grandes OEMs. As empresas podem ver verdadeiramente o valor da impressão 3D quando estão imprimindo grandes quantidades de peças. Portanto, a fabricação aditiva pode realmente beneficiar todos os tipos de empresas que a utilizam. Desde a concepção até o pós-processamento e o envio para os clientes, a capacidade de organizar todo o processo de fabricação é crucial para as empresas em uma era onde os trabalhadores são cada vez mais esperados a trabalhar de casa.