A tolerância dimensional é um dos temas mais importantes relacionados à impressão 3D, mas muitos negligenciam em aplicá-la. Ela é quem determina o quão precisa a impressão será.
Logo, podemos concluir que a precisão é definida pela tolerância, e a tolerância é definida pelo conjunto de ações do operador da máquina, baseado nas especificações do projeto. A tolerância, de modo geral, depende de cada tipo de projeto bem como de outras questões. Para entender mais sobre isso continue a leitura.
O que é a tolerância?
A tolerância dimensional define o quanto de desvio de um valor específico é aceitável na construção de um determinado projeto. Para definir a tolerância é preciso primeiramente saber qual o espaço de manobra que existe na sua máquina para a realização do projeto e qual a variação aceita na proximidade da mediação onde está atingindo.
Note que isso tem uma variação natural de material para material. Sendo que um componente com uma montagem mecânica dinâmica exigirá uma tolerância mais rígida. Enquanto um invólucro simples exigirá menos tolerância.
Na impressão 3D as máquinas possuem faixas de tolerâncias específicas e limitadas. Sendo que as impressões podem divergir ligeiramente das dimensões reais. Desse modo, um equipamento mais rígido significa precisão dimensional mais alta.
Entendendo o processo de impressão 3D
Agora que já entendemos um pouco melhor a tolerância vamos entender como funciona a impressão 3D e posteriormente unir os dois conceitos.
A impressão 3D é um processo aditivo no qual as peças são construídas camada por camada. Assim sendo, cada camada apresenta um espaço para imprecisão. Desse modo, o processo onde as camadas são formadas definem o nível de precisão.
Como exemplo, podemos citar a impressão 3D FDM. Nesse processo, as camadas são extrudadas por um bico. Esse bico não possui controle e capacidade de obter detalhes extremamente complexos. Logo, pode-se notar que há menos rigidez na tolerância.
Como nesse caso as camadas são extrudadas, as peças de FDM podem ser mais imprecisas em torno de recursos mais complexos, isso se comparado a outras tecnologias de impressão 3D.
Deformações em função do tipo de material
A precisão na impressão 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 a fabricação, 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.
Algumas questões relacionadas à tolerância na impressão 3D
A tolerância tem fundamental importância na impressão 3D, principalmente quando as peças precisam se encaixar. Dessa forma, quando pensamos em algumas questões geométricas é preciso ter em mente que as peças devem ser criadas com espaço suficiente entre elas para considerar possíveis desvios dimensionais pós fabricação.
Quando não há um bom entendimento do conceito, as peças podem se encaixar mal e por essa razão o conceito é de suma importância dada à geometria da peça. Assim sendo, a calibragem da impressora pode fazer toda a diferença no processo.
Outro ponto importante é a parametrização da fabricação. Como já antecipamos, para cada tipo de material há uma determinada contração natural, relacionada à temperatura de extrusão e velocidade. Isso afeto o produto final que será desenvolvido.
Logo, para peças que exigem maior precisão, a atenção é alta com os parâmetros e recursos finos. Essa alta precisão deixa a peça com menos margem para erro. Assim sendo, caso o protótipo utilize peças com menos rigidez de tolerância, os parâmetros finos não serão levados em conta.
Contrações e encolhimento no pós-processamento
O encolhimento da peça é um processo natural durante o resfriamento do material extrudado, com velocidade maior de resfriamento e contração possivelmente maior também. Desse modo, um ponto ideal é o resfriamento controlado na pós-impressão.
O software que faz o preparativo dos arquivos de impressão não compensa automaticamente esse encolhimento. Isso deve ser feito, portanto, através do conhecimento e técnicas do operador. Somente assim, é possível garantir que as impressões pós-processadas sejam dimensionalmente precisas aos projetos CAD originais.
Dessa forma, tanto o software de preparação da impressão quanto os materiais e as ferramentas de pós-processamento contribuem para o resultado final. Desse modo, é possível concluir que os sistemas integrados projetados para trabalhar conjuntamente são capazes de produzir resultados mais confiáveis.
A importância da tolerância na montagem final
Conforme pudemos observar ao longo deste artigo, a tolerância tem impacto direto sobre a precisão. Ou seja, é a tolerância que irá definir a precisão da peça.
Assim sendo, podemos dizer que a tolerância terá uma importância crucial na montagem final da peça. Pois caso haja erros no momento de determinar a tolerância poderá ocorrer defeitos no encaixe das peças, por exemplo.
Nesse sentido, uma faixa de tolerância é de 0,02mm em pontos específicos e objetos de tamanhos normais. Ao aumentar essas peças, a faixa pode chegar a 0,3mm na construção geral.
Dessa maneira, ao imprimir peças para montagens, o design para tolerância bem como os ajustes adequados ajudam a reduzir o tempo do pós-processamento facilitando a montagem, além é claro, de reduzir o custo de iteração do material.
Dessa maneira, podemos concluir que a tolerância na impressão 3D é fundamental no resultado final da peça ou produto.
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