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Impressora 3D: Como funciona?

A impressora 3D está revolucionando a fabricação de objetos. É uma tecnologia de fabricação aditiva, cujo funcionamento é o assunto de hoje.

Quando foi inventada?

Ao contrário do que muitos pensam, não foi inventada neste século. Em 1981, Hideo Kodama criou o primeiro processo de prototipagem rápida por estereolitografia. Em 1984, os franceses Jean-Claude André, Olivier de Witte, e Alain le Méhauté criaram o método de solidificar monômeros líquidos com laser. Três semanas depois, na Califórnia, Charles Hull aplicou o método para criar peças, endurecendo a resina camada por camada.  

Protótipo da impressora 3D
Protótipo de impressora 3D SLA-1, criada por Charles Hull. Fonte: sculpteo.

A impressora 3D se tornou mais acessível devido ao barateamento dos custos de fabricação e dos métodos de impressão. 

Processo de fabricação pela impressora 3D

Primeiro, um modelo de objeto tridimensional é projetado no computador por meio de um software CAD. O arquivo CAD é transferido para a impressora 3D conectada ao computador. Em seguida, a impressora 3D usa um software que compila o arquivo e divide o modelo em camadas horizontais. 

O tempo de impressão depende dos detalhes e tamanho do modelo.

Métodos de impressão 3D

Modelagem por fusão e depósito (FDM)

É o tipo mais comum e barato de impressão 3D. O filamento de plástico é puxado por um conjunto de engrenagens e polias, aquecido por uma resistência até o derretimento e conduzido até o cabeçote, para ser depositado uma camada por vez.

O modelo é construído controlando dois motores de passo para as coordenadas x e y. Quando termina de imprimir uma camada, a superfície se move no eixo z com outro motor de passo.

Controle da impressora 3D
Motor de passo Nema
Devem ser usados motores de passo especiais para controlar o processo de impressão 3D. Como por exemplo, este motor Nema.

Sinterização Seletiva a Laser (SLS)

Em vez de um filamento, é usado um pó muito fino que preenche uma câmara. Este pó pode ser plástico, nylon ou metal. O material deve ser esquentado a uma temperatura um pouco abaixo do ponto de fusão. A máquina possui um rolo que nivela a câmara. Um laser de alta potência de CO_{2} é refletido por um espelho e causa a fusão do pó. O espelho é controlado por motores para fazer a varredura do laser.

Sinterização Seletiva por Laser
Fonte: Merck.

O laser faz a seção transversal do modelo em uma camada. Após imprimir uma camada, o rolo adiciona mais pó, tirando de uma câmara ao lado para a adjacente onde a peça é fabricada. Debaixo das câmaras, existem pistões que ajudam na transferência da matéria-prima. O pistão central abaixa enquanto os adjacentes levantam, até o modelo ficar pronto. Após a impressão, deve-se esperar o objeto esfriar.

Estereolitografia (SLA)

impressora 3D de estereolitografia
Fonte: Designboom.

O termo foi cunhado em 1986, por Charles Hull. Um tanque é preenchido com uma resina líquida sensível à luz ultravioleta. Um laser de alta potência de HeCd (Hélio-Cádmio), cuja direção é controlada por um espelho de varredura, solidifica a camada atingida pelo laser. Assim como no FDM, o objeto precisa ficar em um suporte.  

estereolitografia (SLA)
Diagrama da estereolitografia. Fonte: Manufactur3D.

Ao terminar de solidificar a primeira camada, a plataforma móvel desce e o laser faz outra camada do modelo. Repete-se o processo até a impressão completa. Após a impressão, o objeto deve ser enxaguado com uma solução química para tirar o excesso de resina e colocá-lo em um forno ultravioleta para ser endurecido. 

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