Comparando tecnologias de impressão 3D FFF, SLA e SLS

Manufatura aditiva (mais conhecida como Impressão 3D) é uma ferramenta cada vez mais valiosa para os negócios. Internalizar a fabricação 3D pode reduzir significativamente os custos em comparação a terceirização, e oferece maior liberdade para criar mais designs de iteração. As três tecnologias mais usadas pelos consumidores hoje são o FDM ou FFF (fabricação com filamento fundido), SLA (estereolitografia), e SLS (sinterização seletiva a laser). Cada tecnologia tem seus próprios benefícios e limitações, mas qual tecnologia é a melhor para as necessidades do seu negócio?

FFF ou FDM (fabricação por filamento fundido)

FFF ou FDM é a tecnologia de Impressão 3D mais comumente utilizada, devido à sua facilidade de uso e preço acessível. FFF usa um fio grosso como matéria-prima, comumente referido por filamento.

Os filamentos têm um diâmetro constante de 1,75 mm ou 2,85 mm, e são geralmente termoplásticos enrolados em uma bobina. No processo FFF o filamento é extrusado por um bico aquecido, o qual é montado em um sistema de movimentos lineares que se move ao redor de uma área de impressão.

Ultimaker 3 FFF
Impressoras 3D Ultimaker 3 produzindo peças com a tecnologia FFF.

Vantagens

  • O equipamento é relativamente simples de operar e de se fazer manutenção preventiva.
  • O equipamento é mais acessível do que outros modos de Impressão 3D.
  • O processo é relativamente limpo e não requer o uso de produtos químicos fortes.
  • A natureza compacta do equipamento significa que ele cabe na mesa de trabalho ou em um rack.
  • Todo o processo acontece em uma única estação – não é necessário o uso de equipamentos extra.
  • Dispõe de uma ampla gama de materiais, alguns com diferentes  propriedades de engenharia.
  • O preço relativamente baixo do equipamento significa que várias Impressoras 3D podem ser usadas em conjunto, para uma manufatura flexível, escalável e propensa a economizar tempo.

Desvantagens

  • As linhas das camadas de impressão são geralmente visíveis.
  • A qualidade da adesão da camada pode influenciar na resistência mecânica da peça (propriedades mecânicas anisotrópicas).
  • Pode ser necessário acabamento manual da peça impressa (para a remoção de estruturas de suporte).

Conclusão sobre o FFF/FDM:

O FFF é ideal para um ambiente de escritório, sendo um equipamento que é fácil de operar e de manter, e o processo não depende do uso de qualquer produto químico forte ou estação de pós processamento. Existe uma gama variada de consumíveis que são relativamente baratos se comparados a outros métodos. Os consumíveis são distribuídos na forma de filamento em bobina, na qual são fáceis de usar, e podem ser estocados por um longo período de tempo.

As peças impressas na Impressora 3D pelo método FFF às vezes requerem estruturas de suporte, mas isso pode ser evitado se o design pelo CAD levar em consideração o processo de fabricação. A dupla extrusão faz com que seja possível usar dois materiais em uma única impressão. Isso pode ser usado para propósitos estéticos, usando múltiplas cores do mesmo material na mesma impressão.

Isso também pode ser usado para variação em propriedades mecânicas, usando dois tipos diferentes de materiais compatíveis um com o outro. Outra possibilidade é usar materiais dedicados de suporte, como o PVA, que é o suporte solúvel em água na qual imprime suportes que são dissolvidos na água ou o Breakaway, que é o material de suporte que imprime estruturas de suporte que são fáceis de remover da peça principal. Usar materiais dedicados de suporte garante que a peça final tenha um acabamento suave, para uma parte impressa em alta resolução com mínimo pós processamento.

Leia também o post completo: Como funciona uma impressora FDM/ FFF.

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SLA (Estereolitografia)

Outra grande tecnologia de impressão 3D é a SLA, que usa uma resina de cura UV como matéria-prima. A resina é colocada em um pequeno tanque  de vidro ou acrílico, na qual à plataforma de construção fica submersa.

O laser UV ou projetor DLP direciona uma luz UV na resina para de forma seletiva endurecer a peça em uma camada horizontal através dos dados do arquivo CAD. A plataforma então se levanta fora do tanque, permitindo que a resina não curada seja nivelada. Esse processo é repetido até que o objeto fique pronto.

Form 2
Impressora 3D Form 2 da Form Labs, produzindo uma peça pela tecnologia SLA.

Vantagens

  • Peças com geometria complexa têm acabamento superficial de alta qualidade e o mais alto nível de detalhamento das três tecnologias, tornando o SLA ideal para peças de pequena escala.
  • Equipamento compacto e relativamente fácil de se usar.
  • Vários materiais com propriedades diversas são possíveis de imprimir com este método.

Desvantagens

  • É necessário curar as peças no pós-processamento para atingir as propriedades máximas.
  • É necessário usar luvas para operar as resinas. Se derramadas na área de trabalho é necessário realizar limpeza com álcool isopropílico, visto que as resinas são pegajosas e podem ser nocivas a saúde.  
  • Estruturas de suporte são quase sempre necessárias, o que deixa marcas na superfície da impressão.
  • Não é possível combinar vários materiais ou cores em uma única impressão.
  • O volume de criação de impressoras SLA de desktop é relativamente menor em comparação com as outras duas tecnologias.

Conclusão sobre a SLA:

A SLA é muito adequado para peças com geometria complexas que requerem detalhes precisos. 

O pós-processamento é um processo mais complicado se comparado ao FFF: as partes precisam ser limpas com  álcool isopropílico, e precisam ser curadas em uma “câmara  UV” antes que elas possam ser manuseadas.

A matéria prima é uma resina, a qual tem o preço relativamente caro comparada com outras tecnologias e estas resinas tem um prazo de validade que normalmente varia de 01 a 02 anos.

Leia também o conteúdo completo: Como funciona uma impressora 3D SLA.

SLS (sinterização seletiva a laser)

O terceiro maior método de impressão é o SLS, na qual usa um material em pó como matéria prima, sendo tipicamente um polímero. O polímero é alocado em um container/recipiente, onde uma lâmina de recobrimento distribui uma fina camada de material sobre a área de construção. Um laser de alta potência combina as pequenas partículas de material para formar uma única camada horizontal de acordo com os dados do CAD. O recipiente então move uma fração de milímetro para iniciar uma nova camada, e uma lâmina de recobrimento desliza pela área de construção para depositar uma nova camada de matéria-prima. O pó não fundido é reciclado, sendo peneirando e misturando ao pó não utilizado. Esse processo é repetido até que o objeto fique pronto.

Impressora SLS
Peça impressa em uma Impressora 3D SLS

Vantagens

  • As partes finais não tem camadas visíveis, embora eles possam ter uma superfície “granulada”.
  • As peças acabadas têm propriedades mecânicas relativamente altas em todas as direções (propriedades mecânicas isotrópicas).
  • Não é necessário material de suporte para  impressão.

Desvantagens

  • O equipamento é grande, fazendo-se inadequado para o ambiente de escritório.
  • A matéria-prima é um pó que pode ser perigoso se inalado.
  • É difícil trocar materiais ou cores.
  • Equipamentos e consumíveis são caros e a operação e manutenção exigem mão-de-obra qualificada, o que acarretará custos adicionais.
  • O processo requer uma estação de pós-processamento e uma estação de reciclagem de pó, o que adiciona custos extras.
  • O processo pode não ser econômico se todo o volume do contêiner não for usado.

Conclusão sobre o SLS:

A liberdade de projetar formas intrincadas e complexas sem a necessidade de estruturas de suporte permite muita liberdade de design e as linhas de camada não são visíveis na parte final.

O custo é um ponto fraco – o SLS é a solução mais cara das três principais tecnologias de Impressão 3D em termos de configuração inicial e manutenção. A natureza complicada do equipamento também requer mão de obra qualificada para operá-lo, o que aumenta os custos.

Recomenda-se a impressão com o volume máximo possível para evitar ter muito pó usado, por isso não é ideal para peças individuais de pequenas tiragens de produção.

Devido ao uso de lasers de alta potência e poeira criados pelo processo, o SLS pode ser um processo perigoso e, em combinação com o tamanho do equipamento, um espaço especializado será necessário para a instalação.

Conclusão geral:

Essas três principais tecnologias têm seus casos específicos  para uso. O SLA é ideal para pequenos objetos com detalhes minuciosos. O SLS é ideal para grandes volumes de produção e impressão industrial, onde todo o volume de construção é preenchido a cada vez.

Usuários de FFF são capazes de atingir um uso avançado na tecnologia e obter resultados rapidamente. A natureza acessível e versátil da tecnologia FFF significa que a implementação de uma solução de impressão 3D interna não requer espaço adicional, nem pessoal especializado para operar. As empresas podem reduzir significativamente o tempo e os custos de desenvolvimento em comparação com os métodos tradicionais, e os processos são mais flexíveis, pois os produtos podem ser desenvolvidos de forma iterativa.

FFF envolve a menor quantidade de pós-processamento e bagunça criada dentre todas as principais tecnologias, dando uma clara vantagem sobre as alternativas para uso no ambiente de escritório. Como um bônus adicional, o uso generalizado da impressão 3D FFF significa que há uma riqueza de informações e recursos disponíveis gratuitamente.

Para obter mais informações sobre como a impressão 3D FFF pode simplificar sua fabricação interna, explore nosso Blog e conteúdos para download. Aliás, um ótimo material para te mostrar as aplicações e tendências da impressão é o nosso Infográfico especial.

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