Um guia abrangente para materiais de impressão 3d
Table of Contents
- Tipos de tecnologias de impressão 3D e materiais preferidos
- Plásticos em impressão 3D
- Impressão 3D de metais
- Impressão 3D de cerâmica e materiais exóticos
- Materiais Compósitos e Impressão 3D
- Como selecionar seus materiais de impressão 3D ideais
- Pós-processamento de objetos impressos em 3D
- O futuro dos materiais de impressão 3D
- A conclusão
- consulte Mais informação
Tecnologia de impressão 3D revolucionou a fabricação e o design de produtos nos últimos anos. Também conhecida como manufatura aditiva, a impressão 3D constrói objetos camada por camada usando materiais como plásticos, metais, cerâmicas e compósitos. Como as capacidades de Hardware e materiais de impressão 3D continuam avançando, mais indústrias estão adotando essa tecnologia. Mas com tantas opções de máquinas e materiais disponíveis, isso pode ser complicado para os recém-chegados. Este guia tem como objetivo fornecer uma visão abrangente das tecnologias e materiais comuns de impressão 3D.
Tipos de tecnologias de impressão 3D e materiais preferidos
Existem vários métodos para fundir materiais durante o processo de estratificação na impressão 3D:
- Modelagem de Deposição Fundida (FDM) as impressoras expelem filamentos termoplásticos aquecidos através de um bico na placa de impressão. Plásticos ABS e PLA são comumente usados.
- Estereolitografia (SLA) solidifica a resina líquida em plástico endurecido usando um feixe de laser ultravioleta direcionado por espelhos de varredura. As resinas são formuladas para baixa viscosidade e tempos de cura rápidos.
- Sinterização Seletiva a Laser (SLS) sinteriza pós finos de plástico, cerâmica ou metal junto com um laser de alta potência. Não são necessárias estruturas de suporte e podem ser produzidas características internas complexas.
- Ddireto Metal euaser Sintervindo (DMLS) é uma tecnologia de leito de pó semelhante, projetada especificamente para o processamento de ligas metálicas de alta resistência.
Outros métodos, como jateamento de material e jato de ligante, podem imprimir em cores ou usar ligas metálicas exóticas. As possibilidades continuam a se expandir à medida que as tecnologias e os materiais de impressão 3D avançam.
Plásticos em impressão 3D
Os engenheiros de materiais continuam aprimorando as capacidades dos termoplásticos para impressão FDM. Aqui estão alguns filamentos avançados capaz de imprimir produtos duráveis de uso final:
- ASA (acrilato de acrilonitrila estireno)oferece resistência UV próxima ao ABS junto com capacidade climática externa.
- PC (policarbonato)produz componentes plásticos super-fortes capazes de substituir peças metálicas usinadas em alguns casos. No entanto, o conhecimento de impressão é essencial para uma boa adesão entre camadas.
- TPU (poliuretano termoplástico) e filamentos flexíveis de TPEpermitem impressões semelhantes a borracha com capacidade de dobra excepcional para aplicações como wearables ou alças personalizadas.
- PEEK (poliéter éter cetona)resiste a produtos químicos agressivos e procedimentos de esterilização, tornando-o adequado para a fabricação de dispositivos médicos e ferramentas científicas. No entanto, o preço exorbitante do filamento PEEK limita severamente a adoção fora das indústrias.
Impressão 3D de metais
Até recentemente, os metais eram domínio exclusivo de impressoras industriais caras SLS ou DMLS nos setores aeroespacial e médico. Ligas de aço inoxidável, titânio, níquel e alumínio são comumente usadas. Impressoras 3D de metal menores projetadas para oficinas, universidades e estúdios de design agora expandem o acesso graças à redução dos custos de hardware. A maioria usa deposição de metal ligado para extrusar filamentos compostos contendo até 70% de pó metálico.
1. Aço inoxidável de alta resistência e resistência à corrosãoe
Impressão em aço inoxidável garante estabilidade dimensional excepcional para peças que são usadas em ambientes externos ou expostas a produtos químicos. A adesão da camada de deposição de metal ligado permite até mesmo a impressão de pontes ou saliências sem suportes. As peças podem ser usinadas, rosqueadas e polidas após a sinterização para obter propriedades semelhantes às do aço inoxidável fabricado tradicionalmente.
2. Titânio extremamente leve e forteg
As indústrias aeroespaciais frequentemente trabalham com ligas de titânio devido às relações resistência-peso que superam o alumínio. Impressão 3D de peças complexas de titânio em uma única peça evitam as juntas soldadas que enfraquecem as estruturas usinadas de titânio. Os altos preços do pó de titânio continuam sendo uma barreira fora de indústrias como o automobilismo que buscam componentes metálicos leves.
3. Alumínio, um metal alternativo acessívell
O alumínio é amplamente utilizado graças ao seu baixo peso e resistência à corrosão. A impressão 3D de metal permite consolidar peças de alumínio personalizadas construídas como montagens no passado. Protótipos de ferramentas, componentes robóticos e modelos de design se beneficiam Alumínio impresso em 3D. À medida que os custos das impressoras caem ainda mais, as pequenas empresas podem aproveitar as ferramentas rápidas de alumínio sem depender de fornecedores externos.
Impressão 3D de cerâmica e materiais exóticos
Cerâmicas técnicas feitas de alumina, zircônia e carboneto de silício requerem temperaturas extremamente altas e ferramentas de precisão para serem usinadas com eficiência. Peças como impulsores de bombas de cerâmica e sistemas de orientação de mísseis eram anteriormente impossíveis de produzir fora de fundições especializadas. A impressão 3D elimina essas barreiras com tecnologias de leito de pó que sinterizam componentes cerâmicos complexos.
Além disso, as possibilidades vão além da cerâmica. À medida que mais pesquisas investigam o uso de pós metálicos e cerâmicos com jateamento de aglutinante, até mesmo materiais raros e preciosos como prata ou ouro podem ser impressos em 3D. A tecnologia pode facilitar implantes médicos personalizados ou componentes eletrônicos integrando traços condutores impressos a partir de cobre real ou pasta de grafeno. Estamos apenas começando a explorar o potencial de abrangência Cerâmica impressa em 3D, vidro e materiais exóticos.
Materiais Compósitos e Impressão 3D
Embora plásticos, metais e cerâmicas continuem sendo os materiais convencionais utilizados na fabricação, os compósitos que combinam polímeros com outros reforços fornecem características mecânicas superiores inatingíveis através de métodos convencionais.
1. Compostos de fibra de carbono impressos em 3D
Impressão FDM com filamento de fibra de carbono preenche as peças com um polímero leve e rígido. Os filamentos rígidos requerem bicos de aço endurecido para imprimir componentes resistentes à abrasão, mais fortes que o náilon e mais próximos do alumínio. as aplicações variam de quadros de quadricópteros personalizados a peças automotivas de alto desempenho.
2. Compósitos preenchidos com metal e madeira
A modelagem por deposição fundida também combina facilmente plásticos ABS e PLA padrão com pós metálicos ou polpa de madeira para alterar propriedades estéticas, térmicas e funcionais. As impressões com infusão de latão, cobre e bronze lembram visualmente o metal usinado, mantendo o peso mais leve dos plásticos. O lamento cheio de madeira captura até mesmo padrões de grãos realistas para protótipos de móveis.
Como selecionar seus materiais de impressão 3D ideais
Com tantas máquinas e materiais agora disponíveis para todas as aplicações e orçamentos, combinar adequadamente a tecnologia de impressão com os objetivos do projeto e os requisitos de materiais exige pesquisa e consideração destes fatores-chave:
- Funcionalidade da peça - Será submetida a cargas ou condições ambientais adversas?
- Precisão dimensional e precisão de impressão necessárias
- Propriedades mecânicas como rigidez, resistência ao desgaste ou limites de temperatura
- Custos de material – Filamentos exóticos podem ter preços premium
- Facilidade de pós-processamento - Alguns suportes de impressão de materiais são mais fáceis de remover
- O modelo e as especificações da sua impressora 3D – As capacidades dos materiais variam.
Uma comparação de materiais populares de impressão 3D usando características principais
| Material | Propriedades | Parâmetros de impressão | Custo |
|---|---|---|---|
| PLA | Resistência média, baixa flexibilidade, durabilidade moderada | 180-230°CC | Baixo |
| abdômen | Forte, moderadamente flexível, altamente durável | 210-250°CC | Médio |
| PETG | Forte e flexível, alta durabilidade | 230-260°CC | Médio |
| TPU | Resistência média, flexibilidade muito alta, durabilidade moderada | 220-250°CC | Médio-alto |
| Nylon | Alta resistência e flexibilidade, excelente durabilidade | 240-260°CC | Alto |
| OLHADINHA | Extremamente forte, minimamente flexível, durabilidade muito alta | 360-400°CC | Muito alto |
| Resina | A resistência e a durabilidade variam de acordo com o tipo, não flexível, curado por UV | N / D | Alto |
Ganhar experiência continua sendo crucial antes de tentar construções complexas. As constantes inovações em materiais também proporcionam às impressoras 3D mais recursos a cada ano. A referência a dados quantitativos, como fichas técnicas ou de segurança, auxilia engenheiros e projetistas na seleção e qualificação do material ideal para cada aplicação.
Pós-processamento de objetos impressos em 3D
Uma nova impressão diretamente da placa de impressão raramente satisfaz os requisitos imediatos. Vários processos de acabamento melhoram a resistência, a estética e a funcionalidade:
- Removendo estruturas de suporte– Quebre os suportes ou dissolva-os em banhos químicos.
- Lixar e lixar– Suaviza o piso superficial entre as camadas visíveis nas estampas.
- Primário e Pintura– As impressões SLA, em particular, precisam ser alisadas, seladas e pintadas para ocultar as etapas da camada de impressão reveladas após o lixamento.
- Unindo peças- Cole os componentes usando solventes, epóxis ou soldas MABS nas costuras da piscina.
- Impressões metálicas– Requer ciclos de desligação e sinterização para queimar polímeros e fundir os pós em metais sólidos.
O futuro dos materiais de impressão 3D
A impressão 3D continua a se expandir de propósitos de prototipagem rápida de nicho para a fabricação de peças finais em todos os setores. Com economias de escala, custos mais baixos de impressão e uma gama mais ampla de materiais, é plausível um futuro de produção totalmente distribuída e sob demanda. Mas a verdadeira sustentabilidade depende da remodelação das cadeias de abastecimento para conservar os recursos à medida que as tecnologias avançam.
Avanços em bioplásticos renováveis e química verde pode minimizar o desperdício e o uso de energia durante a síntese de materiais para impressoras 3D. A reciclabilidade também necessita de mais consideração durante a formulação de novos compósitos ou polímeros técnicos. Com esforços colaborativos entre empresas, investigadores e reguladores, a impressão 3D poderia proporcionar um acesso equitativo e favorável ao clima a produtos manufaturados a nível mundial.
A conclusão
À medida que as impressoras e os materiais avançam para oferecer maior precisão, resistência e funcionalidade a custos mais baixos, as possibilidades são infinitas. Com o conhecimento dos métodos, materiais e técnicas de pós-processamento fundamentais abordados aqui, os engenheiros podem aproveitar a impressão 3D para imaginar projetos de produtos e negócios inteiramente novos. Manter práticas responsáveis e sustentáveis à medida que a impressão 3D se propaga garantirá que a tecnologia se desenvolva em direção a um futuro equitativo e próspero em todo o mundo.