A prototipagem rápida com apoio na impressão 3D nada mais é do que uma tecnologia de manufatura aditiva, na qual o início do processo se dá através da criação de um design virtual em CAD. Esse método é interessante por ligar materiais camada a camada de uma forma a desenvolver o objeto no qual se deseja chegar.
Antes de a prototipagem rápida promover uma verdadeira revolução no setor, com as impressoras 3D, a construção de um protótipo de uma peça funcional era algo realmente trabalhoso.
Para se construir era preciso fazer toda a modelação da peça manualmente, para somente depois enformar e fazer o molde. Esse processo você pode notar que, além de caro e trabalhoso, era bem mais lento. Isso fazia com que a produção definitiva do produto ficasse mais barata do que a produção do protótipo.
Prototipagem rápida e impressão 3D
A impressão 3D, ao incrementar a prototipagem, criou uma verdadeira revolução em diversas áreas como, por exemplo, engenharia, mecânica, moda, medicina, entre outras. Todavia, foi na indústria que ela realmente causou uma profunda transformação.
Podemos inclusive afirmar que nos dias de hoje essa técnica é um verdadeiro pilar para o desenvolvimento de soluções inovadoras. Essas soluções trazem em seu conceito o risco do erro e a sequência de tentativa como uma maneira de aprimorar o modelo, aproximando-se o máximo possível das reais necessidades dos clientes.
Vantagens da prototipagem rápida em impressão 3D
Que a tentativa e o erro fazem parte do desenvolvimento de produtos ninguém pode negar, não é mesmo? No entanto, tendo uma maior previsibilidade dos erros é possível diminuir o número de tentativas.
É nesse sentido que investir em prototipagem é fundamental, pois possibilita a identificação de:
- Problemas gerais;
- Falhas;
- Encaixes imperfeitos;
- Funcionalidades incapazes de se completar;
- Impacto visual;
- Ajustes anatômicos.
Inúmeros parâmetros podem, nesse sentido, serem revisados dependendo da finalidade do objeto final, quando ainda esse se encontra na fase de protótipo. Com o surgimento da impressão 3D, na fase inicial, ou seja, no desenvolvimento do produto, inúmeros benefícios podem ser listados, tais como:
- Agiliza o desenvolvimento de produtos;
- Desenvolve a validação da forma e do design;
- Possibilita fabricar objetos com precisão nos detalhes;
- Melhora a comunicação;
- Estimula o uso da criatividade para resolver problemas;
- Versatilidade;
- Minimizar resíduos;
- Maior garantia da qualidade no produto final;
- Possibilidade de reduzir custos com desenvolvimento.
Como você pode notar, a lista de vantagens é realmente grande, podendo inclusive crescer conforme aplicações novas vão sendo implantadas.
O uso da impressão 3D dentro das empresas
Algumas empresas passaram nos últimos anos a adotar o uso da impressão 3D em diversos segmentos da economia. Setores como saúde, automotivo, esportes e varejo são os que estão mais se beneficiando das inúmeras vantagens dessa tecnologia.
Com destaque para a indústria automobilística, observamos que o uso da tecnologia substitui a usinagem reduzindo em até 80% as despesas com protótipo de peças.
Nesse sentido, as possibilidades de inovação com desenvolvimento de novas soluções em tempos menores ajudaram a reduzir drasticamente o custo. Os designers, desse modo, acabaram conquistando resultados mais efetivos com um tempo bem inferior do que quando usavam formas mais antigas de criação de protótipos.
General Electric e a prototipagem 3D
A General Electric é uma das empresas pioneiras que vem legitimando o uso de impressão 3D em todos os seus protótipos.
Em uma de suas unidades nos EUA, a companhia colocou em fileiras várias impressoras 3D com capacidade de produção com peças feitas de materiais leves. Nessa unidade estão sendo produzidos componentes de testes, através de métodos de manufatura aditiva com impressão 3D.
Dessa forma, através desses métodos a empresa está aprimorando cada vez mais a modelagem antes de concretizar os projetos em grande escala.
Meio ambiente e impressão 3D
Uma das preocupações atuais, que inclusive gera debates no mundo todo, envolvendo órgãos como a Organização das Nações Unidas (ONU), é o aquecimento global. A tecnologia de impressão 3D possibilita, nesse sentido, a criação de carros mais eficientes em relação ao uso de combustíveis, colaborando assim para o meio ambiente.
Outro benefício que a tecnologia traz ao meio ambiente é a redução de resíduos, através de sua aplicação nas indústrias, inclusive, zerando-os em alguns casos.
Materiais
Em um processo de impressão 3D existem basicamente três processos: FDM, SLA e SLS.
Sendo o mais conhecido, o processo FDM é bastante utilizado nas impressoras mais simples, nas quais um filamento é adicionado camada por camada para formar a peça.
Já os processos SLA e SLS são bastante parecidos, sendo que no processo SLA é utilizado resina líquida e no processo SLS resina em pó. Em ambos os casos as resinas são fotossensíveis e a forma da peça é dada através de um projetor de luz.
Devido ao avanço da tecnologia 3D, houve uma grande evolução nos materiais utilizados para o desenvolvimento dos protótipos, podendo enaltecer dessa forma os seguintes materiais:
- ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno);
- PLA (Poliácido Láctico);
- PETG (Polietileno tereftalato);
- Nylon;
- ASA (Acrilonitrilo Estireno Acrilato);
- TPU (Poliuretano Termoplástico);
- Fibra de carbono;
- Tritan;
- Poliacetal.
Quer saber mais sobre cada um desses materiais? Veja este post explicando os diferentes polímeros e filamentos de impressão 3D e aprenda a escolher o correto para seu projeto.
Tolerâncias
A precisão na fabricação 3D também está diretamente relacionada com o tipo de material utilizado na impressão. Dessa forma, a precisão pode variar dependendo de qual tipo de material foi usado para imprimir, bem como das propriedades mecânicas desse material.
O material deve ser selecionado ao tipo do projeto, levando em consideração as suas distorções naturais baseadas nas tolerâncias exigidas em um determinado projeto.
Se pegarmos como exemplo a impressão 3D em material de classe de engenharia, a distorção / contração será extremamente alta. Nessas altas deformações, é difícil ter um bom controle das tolerâncias.
No entanto, se o material for de classe básica irá ocorrer poucas distorções / contrações, sendo que as mesmas serão mais fáceis de controlar. Para se ter uma ideia esse processo é capaz de alcançar uma contração de 0,2% a mais de 5% em regiões de alta distorção.
Contudo, é importante entender que a distorção não é padrão, pois ela depende da geometria do projeto, bem como da espessura de parede. Para saber mais sobre precisão dimensional veja este post.
Acabamento de superfície
Na impressão 3D existem alguns elementos que contribuem para uma maior ou menor rugosidade da superfície. Entre eles podemos destacar:
- Altura da camada, diâmetro do bico, velocidade de impressão;
- Estruturas de suporte e as marcas e resíduos deixados por sua remoção.
Ficou claro que a resolução e precisão de um processo de impressão 3D são fatores muito importantes, digamos que seriam até fundamentais para determinar a rugosidade da superfície.
Pois a impressão 3D desenvolve peças por camadas e em virtude disso a resolução do processo pode ser dividida pelas resoluções dos eixos XY e Z. Sendo que nos eixos XY a resolução depende do mecanismo específico do processo, enquanto que no eixo Z a resolução é definida pela espessura da camada.
Para saber mais sobre esse assunto veja nosso post completo.
O futuro em 3D
No passado era inconcebível a ideia de se pensar na possibilidade de impressão de um molde final em minutos em um formato tridimensional. Entretanto, o uso da tecnologia 3D trouxe a capacidade de produzir peças bastante complexas, inclusive funcionais.
Além disso, colaborou para a geração de moldes e modelos com forma e profundidade que praticamente mudaram todo o processo produtivo.
Beneficiando-se da velocidade e da alta redução de custos, a impressão 3D revolucionou a indústria quando comparada à moldagem ou usinagem. Por essa razão, através da prototipagem rápida a indústria foi capaz de criar aprimoramentos contínuos em seus projetos, antes dos mesmos seguirem para a produção em série.
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Sugestão de leitura complementar:
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