Quão precisa é a impressão 3D? A resposta para essa pergunta depende de muitos fatores, como o tipo de equipamento escolhido, o material de impressão 3D, a complexidade e otimização do design, e os parâmetros de impressão definidos pelo usuário.
Como as impressoras 3D dependem de uma variedade de componentes em movimento e materiais, o processo nunca produzirá peças que sejam 100% precisas. (Assim como em qualquer processo de fabricação). No entanto, os usuários de manufatura aditiva podem fazer escolhas e tomar medidas para melhorar a precisão do processo de impressão e, por fim, obter peças impressas em 3D de melhor qualidade.
Este artigo abordará a precisão dimensional das peças impressas em 3D de forma geral, como a precisão varia entre as tecnologias e materiais, e como os usuários podem tornar suas peças mais precisas.
O que é precisão dimensional?
Muitas pessoas têm curiosidade sobre a precisão dimensional da impressão 3D, mas o termo “precisão” frequentemente se confunde com outros conceitos importantes como resolução, tolerância ou desvio.
Em resumo, uma peça dimensionalmente precisa é aquela que corresponde ao tamanho e forma do projeto original. A precisão é, portanto, a medida da proximidade de uma peça impressa com a versão digital, e essa medida geralmente é expressa como uma porcentagem ou milímetros, por exemplo, ± 1% ou ± 0.5 mm.
O termo precisão às vezes é usado como “sinônimo” de tolerância, que é a quantidade permitida de desvio das dimensões verdadeiras e pretendidas da peça. No entanto, observe que a tolerância também é um valor definido pelo usuário: um cliente especificará uma tolerância aceitável para um fabricante, dependendo da importância de certos recursos e dimensões.
Por fim, a precisão é diferente da resolução, que se refere, por exemplo, à espessura das camadas em uma impressão 3D. Essa medida normalmente pode ser definida pelo usuário de acordo com suas preferências (priorizando velocidade ou resolução), dentro do range possibilitado pelo equipamento. Geralmente é expressa em mícrons (décimos de milímetro), por exemplo, 200 mícrons.
A precisão da impressão 3D
As tecnologias de impressão 3D não são todas iguais em termos de quão precisamente podem imprimir peças com suas dimensões pretendidas. Embora outros fatores possam causar variações adicionais, o tipo de tecnologia de manufatura aditiva impacta na precisão de uma peça.
A modelagem por deposição fundida (FDM), também conhecida como FFF, é a tecnologia de impressão 3D por extrusão de polímeros e é consideravelmente precisa. Em seus modelos desktop, é, de longe, a tecnologia de impressão 3D mais acessível, ganhando grande popularidade até mesmo com modelos residenciais. Embora seja amplamente usada em contextos profissionais nos seus modelos industriais ou high-end.
Pode-se dizer que a precisão média de uma impressora 3D FDM é em torno de ± 0,5 mm, podendo chegar a cerca de ± 0,2 mm.
Que precisão pode ser alcançada com uma impressora da série Ultimaker S?
As Ultimaker S5 e S7 alcançam grande precisão dimensional, o que é crucial para impressões 3D funcionais, por exemplo: manufatura.
Para validar a precisão dimensional com o ecossistema Ultimaker (software, hardware e materiais), peças ISO/ASTM 52902 foram impressas usando impressoras Ultimaker S5 e S7, perfis de intenção Cura 5.5 e Ultimaker PLA, Tough PLA e PET CF e digitalizadas com um Zeiss GOM Scanner ATOS.
A digitalização de peças ISO levou às seguintes conclusões:
Para se beneficiar disso e garantir impressões precisas, aplique a manutenção adequada e consulte nossas diretrizes de design.
Fatores que afetam a precisão dimensional
O tipo de tecnologia de impressão 3D não é o único fator que determina a precisão dimensional de uma impressão 3D. Materiais, design da peça e parâmetros de impressão também têm um grande impacto em quão próximo a peça impressa corresponde ao design original.
• Qualidade da impressora: Existe uma grande diferença de qualidade entre máquinas de alta qualidade e aquelas de nível de entrada. Por exemplo, as impressoras 3D desktop high-end são muito mais precisas do que as impressoras 3D conhecidas como “kits de impressão”.
• Design da peça: Mesmo as melhores impressoras 3D terão dificuldades para imprimir com precisão uma peça mal projetada. Peças com características longas e finas — especialmente geometrias sem suporte adequado — são difíceis de imprimir, enquanto peças muito grandes também podem apresentar problemas. Em geral, os designs não devem conter características menores do que a impressora pode lidar.
• Materiais: Alguns materiais são mais fáceis de imprimir do que outros e, portanto, são mais propícios à fabricação de peças precisas. Materiais não convencionais (como filamento flexível, filamento de alta temperatura ou ligas de metais) tendem a sacrificar a facilidade de impressão em favor de suas próprias vantagens únicas.
• Parâmetros de impressão: Além da calibração — que é essencial para fazer impressões precisas — os usuários podem ajustar as configurações de sua impressora 3D para alcançar diversos resultados. Algumas configurações de parâmetros são melhores para imprimir rapidamente, enquanto outras são melhores para imprimir com precisão. Consulte a próxima seção para mais informações.
Para saber mais sobre como melhorar o design das suas peças para impressão 3D faça o download do guia: E-book Dicas de Modelagem 3D.
Como melhorar a precisão da impressão 3D
Embora não seja possível ajustar uma impressora 3D barata para produzir peças de qualidade industrial, os usuários podem alcançar uma melhor precisão na impressão 3D ao alterar certos parâmetros de impressão e tomar outras medidas importantes.
- Projete as peças levando em consideração a impressora; remova ou simplifique características difíceis.
- Exporte arquivos STL na maior resolução possível.
- Calibre a impressora 3D em intervalos regulares ou antes de trabalhos de impressão importantes.
- Use suportes para estabilizar objetos durante a impressão e tenha cuidado ao remover os suportes para não causar danos à peça ou alterar suas dimensões finais.
- Use uma mesa de impressão aquecida (FDM) para manter uma temperatura consistente em toda a peça e reduzir a deformação.
- Ajuste a tensão das correias da impressora, garantindo que estejam firmes, mas não excessivamente. As engrenagens de acionamento não devem escorregar.
- Alinhe os eixos e guias lineares, bem como lubrifique-os onde necessário. Eixos e guias empenados devem ser substituídos imediatamente.
- Reduza as velocidades de impressão ajustando configurações como taxa de fluxo. Embora uma redução excessiva possa causar outros problemas, a impressão lenta pode ajudar a reduzir as imprecisões.
O empenamento e a contração afetam a precisão
A maioria das tecnologias de impressão 3D produz pequenas quantidades de deformação durante a impressão, mais comumente em forma de empenamento e contração. Peças que apresentam sinais de empenamento e contração serão menos precisas do que aquelas que não apresentam, pois as deformações acabam alterando a forma final e as dimensões da peça.
Na maioria dos casos, a extensão da deformação é algo tolerável. No entanto, para peças críticas, é importante tentar mitigar esses efeitos indesejados.
Métodos para combater o empenamento e a contração incluem o uso de software avançado de simulação de impressão, uso de mesas de impressão aquecidas, impressão de suportes , uso de materiais com ponto de fusão mais baixo, colas especiais de adesão, entre outros fatores. Para mais informações, acesse o nosso artigo completo sobre como corrigir empenamento.
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