Qual tecnologia de impressão 3D é melhor para você?

O mundo da impressão 3D pode ser um lugar confuso. Existem inúmeros tipos de impressoras e serviços disponíveis e as diferenças entre eles são muitas vezes complexas e difíceis de apreciar. Ao comparar diferentes tecnologias, perguntas simples, como “o que é mais rápido”, “que produz um melhor acabamento”, ou “o que é mais barato”, muitas vezes produzem respostas complexas e uma lista de declarações de qualificação. Isso pode tornar a escolha de uma impressora 3D uma tarefa assustadora e frustrante. Vamos dar uma olhada em profundidade em seis das principais tecnologias de impressão 3D disponíveis hoje e tentar tornar a situação um pouco mais clara.

SLA

Nos últimos anos, o SLA (aparelho de estereolitografia) teve um aumento impressionante, tirando grande parte do mercado do FDM. Não muito tempo atrás, essa tecnologia era vista como cara e inacessível, mas desde que as patentes relevantes expiraram, os preços caíram e agora ela oferece um alto nível de precisão a um preço acessível.

Uma grande impressora SLA industrial

Precisão laser

As peças SLA são produzidas por um laser que cura seletivamente pequenas áreas de resina. O laser retira uma camada de cada vez e, após a conclusão de cada camada, a plataforma sobe um nível e o processo continua. O feixe pode ser extremamente pequeno, permitindo um alto grau de detalhe (embora quanto menor o feixe, mais demorada será a construção). As construções de SLA não são apenas altamente detalhadas, mas também incomumente suaves.

Resina

Uma das coisas que tiram as pessoas do SLA é a resina. A resina usada na impressão 3D é moderadamente tóxica e precisa ser manuseada com muito cuidado. Ele também tem um cheiro acre e precisa ser usado em uma sala bem ventilada. Embora o equipamento de SLA agora seja muito acessível, a resina ainda é bastante cara, o que aumenta os custos de operação. A maioria dos fabricantes de equipamentos insiste que os usuários comprem sua própria resina proprietária, o que impede que as compras em torno economizem dinheiro.

Aplicações

O SLA é uma tecnologia extremamente versátil com uma ampla gama de aplicações industriais. É mais comumente usado em prototipagem rápida, e o alto grau de precisão também o torna ideal para a criação de ferramentas e moldes. O SLA é menos adequado para produzir produtos de consumo devido a limitações nos materiais que podem ser usados. Também é um pouco lento para grandes execuções de produção.

DLP

O DLP (processamento de luz digital) é semelhante ao SLA, pois as partes são formadas pela cura da resina com um laser. A principal diferença é que, em vez de um feixe estreito que retira cada camada, no DLP, camadas inteiras são curadas em uma única exposição.

Close-up da bandeja de resina

Diferenças com o SLA

Apesar de serem tecnologicamente muito semelhantes ao SLA, as peças produzidas usando o DLP podem ser significativamente diferentes. O SLA produz superfícies mais lisas e bordas mais arredondadas, enquanto o DLP produz mais superfícies texturizadas com maior detalhe. Se essas características são consideradas uma vantagem ou uma desvantagem depende da peça que está sendo produzida e do efeito desejado. A razão pela qual o SLA produz superfícies mais lisas é porque a cabeça do laser é capaz de fazer movimentos curvos, suavizando quaisquer volumosos. No DLP, o laser é direcionado à resina usando pequenos espelhos, e o tamanho de cada espelho determina o tamanho do pixel. Portanto, no DLP, bordas curvas são produzidas usando pixels quadrados, o que torna impossível uma superfície perfeitamente lisa. No entanto, o tamanho do pixel no DLP é geralmente menor que o tamanho do ponto de laser do SLA, portanto, um maior grau de detalhes é possível no DLP.

Melhor para objetos densos

Como cada camada é produzida uma única vez, não é surpresa que o DLP seja frequentemente mais rápido que o SLA. A vantagem de velocidade é maximizada nos casos em que a peça é extremamente densa. A cabeça do laser leva muito tempo para desenhar um objeto denso usando um feixe estreito, mas no DLP toda a camada pode ser feita de uma só vez. No entanto, para partes complexas compostas de muitas estruturas finas ou ocas, o SLA pode ser mais rápido. Além disso, deve-se notar também que, para peças grandes e altamente detalhadas, pode não haver pixels suficientes para obter resolução total em toda a camada.

Aplicações

O DLP tem um conjunto de aplicativos muito semelhante ao SLA e é amplamente usado em prototipagem rápida. Ao decidir entre o SLA e o DLP, o fator mais importante será o tipo de peça que está sendo produzida e o tipo de acabamento desejado (veja acima).

SLS

Em comum com o SLA e o DLP, o SLS (sinterização seletiva a laser) também faz uso da tecnologia laser. No entanto, em vez de usar resina, o SLS usa material em pó, resultando em um conjunto completamente diferente de características. Este pó é sinterizado (fundido pelo calor) pelo laser e a peça é construída camada por camada dentro da câmara de construção.

Limpar o excesso de pó

Designs complexos sem necessidade de suportes

A maior vantagem da impressão SLS está na complexidade dos projetos que podem ser produzidos. Ao contrário da maioria dos outros tipos de impressão 3D, o SLS nunca requer estruturas de suporte e, literalmente, qualquer formato pode ser produzido. Isso ocorre porque a câmara de pó está completamente preenchida e a peça completa será sempre totalmente encerrada em pó não utilizado. O pó não aglomerado fornece suporte para qualquer estrutura suspensa que a peça possa incluir.

Detalhe incrível

O SLS suporta espessuras de parede incrivelmente pequenas que podem ser literalmente finas como papel - as impressoras SLS podem imprimir peças em formato de livro com páginas individuais que podem ser folheadas. Peças móveis, como rodas giratórias e dobradiças de trabalho, também são possíveis diretamente da máquina. As impressoras SLS mais comumente usam material de Nylon que produz peças sólidas e resistentes que são adequadas para uso como produtos acabados.

Complexo e caro para executar

A desvantagem é que o equipamento é volumoso, caro e geralmente requer treinamento para operar. O pó também é bastante caro e pode ser confuso para trabalhar (máscaras faciais são necessárias em todos os momentos). É importante notar que a câmara de pó deve estar sempre completamente preenchida nos eixos xey (no eixo z só precisa ser preenchida até a altura da peça). Isso significa que, se você tiver uma máquina grande e estiver imprimindo uma única peça, haverá uma enorme quantidade de pó desperdiçado. É possível reutilizar parte do pó que não foi sinterizado, mas isso causa uma redução na qualidade. Portanto, para usar economicamente uma máquina SLS, é melhor imprimir várias partes na mesma câmara ou imprimir uma peça ampla que ocupe a maior parte do espaço nos eixos xe y.

Aplicações

O SLS é bem adequado para produzir peças funcionais, muito mais do que SLA e DLP. Isso ocorre porque o SLS suporta uma variedade muito maior de materiais e possui uma qualidade de construção extremamente alta. As impressoras SLS podem produzir peças funcionais extremamente duráveis. A tecnologia também é excelente na produção de peças com encaixes, juntas mecânicas e dobradiças.

FDM

O FDM (também conhecido como FFF) é a forma mais difundida de impressão 3D atualmente. A maioria das impressoras 3D para desktop usa a tecnologia FDM e, devido ao seu baixo custo e acessibilidade, é a primeira escolha de entusiastas e entusiastas. Não existem lasers ou resinas, a cabeça da impressora simplesmente se movimenta depositando pequenas quantidades de termoplástico fundido que rapidamente endurece, formando uma parte camada por camada.

Uma impressora FDM

Barato e animador

As características mais atraentes do FDM são que é barato e fácil de usar. As impressoras desktop FDM são vendidas por apenas algumas centenas de dólares e são compactas o suficiente para caber em qualquer espaço. Eles também são basicamente plug and play, tornando-os muito acessíveis para não especialistas.

Baixa qualidade

No entanto, há uma boa razão pela qual eles são tão baratos. Impressoras FDM não podem nem chegar perto de gostos de SLA quando se trata de qualidade. O detalhe dos builds de FDM é restrito pelo tamanho da cabeça do bico, que normalmente é a região de 0,4 mm (mais de dez vezes maior que o tamanho do ponto de laser de algumas impressoras SLA). Isto resulta em grandes larguras de camadas, tanto que "staircasing" é claramente visível nas superfícies. O pós-processamento pode aliviar isso até certo ponto, mas ainda está longe do ideal. As peças produzidas por FDM também sofrem muito com o empenamento (as peças podem ter sua forma ligeiramente à medida que o termoplástico esfria e encolhe)

Aplicações

FDM é popular entre os amadores, mas também é amplamente utilizado na indústria. A técnica é bastante flexível e suporta uma ampla gama de materiais, por isso é usada em todos os tipos de indústrias, do automotivo ao científico. É ideal para laboratórios ou estações de trabalho onde o espaço é escasso, ou onde as condições tornam a resina impraticável. A qualidade de construção pode ser menos que perfeita, mas para muitos setores ela faz o trabalho com baixo custo e sem complicações.

PolyJet

As impressoras 3D PolyJet têm uma forte semelhança física com as impressoras jato de tinta tradicionais, daí a escolha do nome da tecnologia. O PolyJet tem algumas características em comum com o FDM, mas o PolyJet está em um nível diferente quando se trata de qualidade e flexibilidade.

A semelhança com as impressoras jato de tinta é forte. A plataforma se move enquanto a peça é construída.

Flexibilidade inigualável em materiais

A principal vantagem do PolyJet é que ele pode imprimir usando vários materiais de uma só vez e em várias cores. Uma única peça pode ser impressa com dureza e flexibilidade variáveis, além de incorporar uma mistura de material opaco e transparente. Isso proporciona uma flexibilidade que todas as outras soluções de impressão 3D enfrentam. Semelhante aos cartuchos de tinta em uma impressora a jato de tinta, uma impressora PolyJet usa cartuchos de material que normalmente são comprados diretamente do fabricante e vários cartuchos podem ser instalados de uma só vez.

Detalhe extremo

As impressoras PolyJet também são capazes de produzir camadas incrivelmente finas, mais finas que 0,01 mm. Isso é superior a qualquer uma das outras tecnologias descritas aqui. A resolução também é muito alta, e o acabamento requer pouco pós-processamento (além de remover os suportes).

Melhor para pequenas peças

Uma desvantagem do PolyJet é que ele é muito lento na impressão de peças grandes. Para peças pequenas (menos de 10-12 cm) a técnica é bastante rápida (muito mais rápida que a SLA) já que a cabeça de impressão não tem muito para se deslocar, mas quanto maior a peça, mais a cabeça tem que viajar e mais devagar torna-se. Para peças muito grandes, a velocidade pode ser intoleravelmente lenta. Também não é uma tecnologia barata, as máquinas são geralmente muito mais caras do que modelos comparáveis de SLA ou DLP, e o material pode ser até 4 vezes o preço.

Aplicações

O PolyJet é perfeito para quem deseja imprimir peças pequenas de altíssima qualidade que utilizam vários tipos de materiais e cores. Devido a isso, é particularmente adequado para imprimir diretamente produtos de consumo, e a tecnologia é amplamente utilizada na indústria médica, onde a precisão absoluta é essencial. O PolyJet é menos adequado para a prototipagem rápida, devido aos altos custos e aos tempos lentos de construção de peças maiores.

GRAMPO

O Carbono de São Francisco causou grande agitação quando anunciou seu novo método de impressão 3D CLIP (continuous liquide interface production) em 2014. O CLIP promete construir velocidades que antes eram consideradas impossíveis, e o futuro da impressão 3D pode muito bem pertencer a esse surpreendente nova tecnologia. Para o presente, porém, o CLIP tem disponibilidade limitada e o preço alucinante o coloca além dos meios da maioria.

Uma parte complexa emergindo suavemente da resina.

Velocidade sem precedentes

A Carbon afirma que suas máquinas M1 e M2 podem imprimir peças até 100 vezes mais rápido do que uma máquina de estereolitografia convencional, e realizaram demonstrações mostrando peças complexas sendo impressas em questão de minutos. O CLIP mais se assemelha ao DLP, mas em vez de cada camada ser curada uma por uma, a impressão é contínua e a peça parece emergir magicamente da resina. Isto é conseguido expondo seletivamente a resina não apenas à luz, mas também ao oxigênio, o que acelera o processo de cura. A qualidade da construção é boa, embora talvez não seja tão boa quanto a SLS e a PolyJet. Deve-se notar que, em comum com todas as outras técnicas além do SLS, as peças produzidas usando o CLIP geralmente requerem suportes.

Preços astronômicos

Devido às patentes, a única empresa que produz impressoras CLIP é a Carbon, e sem surpresa a tecnologia não sai barata. Isso é uma reminiscência da situação com o SLS, que era extremamente caro até 2014, quando as patentes relevantes expiraram e os concorrentes entraram no mercado. Atualmente, o Carbon oferece apenas suas impressoras em um modelo de assinatura muito caro.

Aplicações

A principal característica do CLIP é a sua velocidade, por isso, naturalmente, faz maravilhas para a prototipagem rápida e para reduzir o tempo de lançamento no mercado. As empresas que usam o CLIP geralmente mudam de moldagem por injeção, que é mais lenta e não tem a flexibilidade da impressão 3D ultrarrápida.

Resumo