👨🏽‍⚖️ 😩 🧑🏽 Impressão 3D: Dicas rápidas para passar de um modelo CAD para um objeto impresso 🙌🏿 🙎🏾 👩🏽‍🍳

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A base do processo de impressão tridimensional - seja apenas um hobby ou uma fonte de renda - é sempre o design do produto. Aqueles que estão acostumados às tecnologias tradicionais terão que reestruturar toda a sua abordagem de design e fabricação de produtos.

Quando o projeto está pronto, são executadas várias operações adicionais: definindo a orientação do modelo e outros parâmetros que garantem a execução adequada do processo de impressão. Além disso, é necessário levar em consideração o fato de que a maioria das impressoras 3D permite escolher o grau de preenchimento do modelo com estruturas de malha. A escolha correta desse parâmetro fornece proteção ao objeto contra deformação e destruição durante o processo de impressão, além de economia significativa de material e tempo de fabricação reduzido.

Finalmente, o último fator que afeta o sucesso ou a falha do processo de impressão 3D é a força da conexão entre o modelo e a tabela. Se durante a impressão a peça estiver separada da mesa, todo o trabalho será drenado.

Aqui, falaremos sobre os processos de impressão 3D e forneceremos algumas recomendações simples sobre o uso dos recursos da fabricação aditiva na fase de design. Além disso, nos debruçamos sobre os métodos de preparação do projeto final para impressão e também consideramos maneiras de prender com segurança a peça à mesa.

Essas recomendações são principalmente para impressoras que usam a tecnologia de deposição por fusão (FDM), mas podem ser úteis ao trabalhar com outros tipos de impressoras. O processo de obtenção da peça acabada pela impressão 3D é basicamente o mesmo, independentemente do método utilizado.

Nós projetamos um objeto

Qualquer impressão 3D começa com o design. Se você estiver desenvolvendo um produto, precisará criar seu modelo 3D em um sistema de desenho auxiliado por computador (CAD) para tornar realidade a visão do designer. Além disso, um objeto pode ser muito simples ou muito complexo. No entanto, modelos muito finos e muito pequenos devem ser evitados.

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Salve o arquivo em um formato especial para impressão

Para imprimir um objeto, seu modelo deve ser salvo em um arquivo de formato especial - por exemplo, STL, que se tornou o padrão de fato no mundo da impressão tridimensional. Nesse formato, as superfícies do modelo são representadas como uma grade de triângulos. Superfícies simples quebram em um pequeno número de triângulos. Quanto mais complexa a superfície, mais triângulos serão necessários. Hoje, outros formatos também são usados na impressão 3D, em particular o formato 3MF desenvolvido pela Microsoft. Mas o mais comum ainda é o STL.

Os sistemas CAD facilitam muito o salvamento do modelo no formato desejado: basta executar o comando Salvar como. Para melhorar a qualidade da impressão, é recomendável definir várias configurações de salvamento no formato STL - por exemplo, tolerância de conversão e ângulo do plano. Quanto menor o coeficiente de conversão e melhor o ângulo, mais suave será a peça impressa.

Abra o arquivo no slicer

A maioria das impressoras 3D, se não todas, é fornecida com seu próprio software slicer. O cortador carrega o arquivo STL criado no sistema CAD e o corta em camadas e cria um programa de controle para a impressora funcionar.

Coloque o modelo corretamente no espaço de impressão

Após inserir os parâmetros de impressão, o modelo (ou vários modelos) deve ser colocado na mesa da impressora. Você pode imprimir muitos objetos em uma tabela ao mesmo tempo. Ao mesmo tempo, comparado com a impressão de um objeto, o tempo aumenta um pouco, mas em geral é ainda menor. Abaixo, damos dicas sobre como escolher a orientação correta do modelo.

Definir parâmetros

No programa slicer, o usuário define parâmetros como velocidade de impressão, consumo de material, bico e temperatura da mesa. A maioria dos cortadores tem configurações simples para iniciantes. Além disso, na maioria das vezes existem configurações avançadas para que profissionais experientes possam obter os melhores resultados. As configurações avançadas incluem porcentagem de preenchimento, quantidade de material de suporte e tipo de substrato ou jangada de suporte (esta é uma pequena base fina que mantém a estabilidade da peça impressa. No final de sua fabricação, o substrato é removido). O número de opções é realmente infinito. Os valores de configuração específicos dependem da marca da impressora. Configurá-los é bastante simples.

Envie o programa de controle para a impressora

Depois de definir os parâmetros de impressão, os locais dos futuros objetos na mesa, sua orientação e qualidade, é hora de finalmente iniciar a impressora. Basta clicar no botão Imprimir e encontrar algo para fazer enquanto a produção estiver em andamento. Dependendo da complexidade do design, o processo leva de alguns minutos a várias horas.

Realizamos o processamento final

O processamento final inclui a remoção da peça impressa da mesa, bem como a remoção do material de suporte por fundição, separação ou dissolução mecânica (dependendo do design da impressora). Uma peça pode exigir polimento ou polimento leve, mas, no geral, um objeto impresso corretamente parece bom desde o início. Outros tipos de processamento final são colocar peças plásticas em um recipiente com acetona para suavizar a rugosidade da superfície, colagem (se as dimensões da estrutura excederem as dimensões da impressora 3D ou se os elementos individuais do objeto tiverem orientações diferentes), fazer furos e pintar.

Processo de impressão 3D

Recursos de impressora 3D baseados em design

Elimine cantos afiados

Se a direção das superfícies mudar drasticamente (por exemplo, uma parede vertical se cruza com uma sobreposição horizontal), é difícil imprimir esse modelo. A impressora construirá superfícies internas com excesso de espessura, consumindo muito material. Existem duas maneiras simples de evitar isso: adicione chanfros para suavizar as juntas das superfícies ou cantos arredondados, para que a impressora comece gradualmente a construir uma superfície vertical. Além disso, os filetes aumentam a força, pois a fratura geralmente ocorre em ângulos agudos.

Eliminação de paredes finas e pequenos elementos geométricos

A tecnologia de deposição camada a camada consiste em alimentar plástico quente através de um bico com a formação de um objeto imprimível camada por camada. A espessura da camada plástica extrudada não pode ser menor que um determinado limite, dependendo do diâmetro do bico e da velocidade de movimento da cabeça de impressão. Peças com paredes excessivamente finas são impressas com dificuldade - geralmente o resultado é um entrelaçamento caótico de fibras. Se a peça puder ser impressa, ela será muito frágil e quebrará facilmente.

Paredes muito grossas também são ruins

Por outro lado, se as paredes são muito grossas, elas se tornam quebradiças e se quebram facilmente. Isso é especialmente importante na impressão de materiais que não sejam polímeros, pois no processo de fabricação uma espessura excessiva leva ao aparecimento de tensões internas na peça. Mesmo ao imprimir em plásticos, o material que é desperdiçado demais é desperdiçado em paredes muito espessas, com um alto custo.

Eliminamos grandes elementos pendentes

As impressoras 3D permitem criar formas e superfícies impressionantes, mas elas não conseguem imprimir no ar. Se a peça contiver um material vazio, é necessário o uso de material de suporte adicional. A maioria dos cortadores adiciona material automaticamente, mas requer a orientação e o volume da estrutura de suporte. Impressoras com um único bico criam uma matriz de colunas finas, que precisam ser quebradas. O resultado não é uma superfície lisa. Portanto, recomenda-se evitar o máximo possível de grandes elementos pendentes, a fim de reduzir a necessidade de material de suporte.

Se esse elemento for inevitável, você pode tentar virar o objeto. A maioria das impressoras é capaz de imprimir elementos pendentes com um ângulo de aproximadamente 45 graus. A uma certa altura, a borda desse elemento pode ceder levemente. Os recursos reais de uma impressora específica são determinados por tentativa e erro.

Os furos encolhem

Lembre-se de que a peça é feita de plástico aquecido. Ao esfriar, inevitavelmente diminui. Portanto, os furos e outros elementos estruturais críticos devem ser aumentados para que, após o encolhimento, seu tamanho seja o mais próximo possível do necessário.

No entanto, se você precisar fazer um furo com uma tolerância rígida, é melhor imprimi-lo com um diâmetro menor e implantá-lo com uma ferramenta adequada. Isso é especialmente verdadeiro para furos cujo eixo é paralelo à mesa da impressora.

Aumentamos a área do suporte

Se a área de contato entre o objeto e a base for pequena, a peça poderá se soltar da mesa diretamente durante a impressão. Para impedir que isso aconteça, bases amplas são adicionadas aos suportes do modelo, instalados na mesa da impressora. Em geral, quanto mais próximo da mesa, mais material precisa ser adicionado ao suporte. Existem outras maneiras de montar peças com segurança em uma mesa, as quais discutiremos um pouco mais adiante.

Truques especiais

A abordagem de design correta facilita a impressão. Além disso, existem técnicas especiais de pós-processamento importantes a serem observadas.

Organizar superfícies redondas verticalmente

O modelo deve ser orientado de forma a usar a quantidade mínima de material de referência. Idealmente, deve repousar sobre uma mesa com uma face plana e grande. Além disso, objetos geométricos circulares devem ser colocados para que as faces circulares estejam localizadas verticalmente. Se você olhar a tabela da impressora de cima, devemos ver uma silhueta redonda do objeto. Nesse caso, a peça sai o mais simétrica possível com a formação de uma forte estrutura redonda.

Coloque verticalmente vazios e orifícios

Se houver vazios no modelo (por exemplo, é um tubo de seção retangular), é recomendável colocar esses vazios verticalmente para reduzir o volume do material de suporte. Se você imprimir o tubo na posição horizontal, precisará fornecer suporte para todo o interior. Se você colocar o tubo no final, não será necessário nenhum suporte.

O mesmo vale para os furos: para obter um furo com um eixo reto, é melhor imprimi-lo verticalmente - na forma de uma pilha de anéis, que evita a deformação ou a deformação de um furo redondo em um oval.

Definir configurações de qualidade de impressão

A seleção correta dos parâmetros de impressão - como a tolerância de conversão no formato STL e as configurações do programa slicer - permite produzir peças com uma qualidade de superfície que corresponda à qualidade durante o corte. No entanto, isso implica um aumento no tempo de impressão. Ao escolher parâmetros de qualidade, deve-se proceder a partir do objetivo do objeto: é um produto acabado ou um protótipo? A peça ficará visível ou oculta?
Os parâmetros de qualidade também afetam a forma dos furos na peça. Nos arquivos CAD, os furos são representados por um conjunto de linhas retas, anguladas entre si. Quanto maior a qualidade do modelo no arquivo STL salvo, menos o círculo se parece com um polígono.

Reduzir a espessura da camada

Para obter a melhor qualidade, principalmente ao usar a tecnologia de deposição, é necessário reduzir a espessura das camadas. Realmente aumenta o tempo de impressão, mas o resultado final vale a pena!

Otimizamos o preenchimento com estruturas de malha

Em termos de força, os objetos não precisam ser sólidos. Como os favos de mel das abelhas, as impressoras podem criar um preenchimento de favo de mel que permite alcançar um equilíbrio entre as características de resistência e a economia de material polímero caro. No entanto, se a peça impressa servir como um protótipo para testes de resistência, e o produto serial for fabricado por métodos tradicionais, bem como no caso de exposição à parte de certos tipos de tensão e pressão mecânicas, será preferido um design sólido.

Escolha o material

O sucesso da impressão depende em grande parte da escolha certa do material. Os materiais têm propriedades diferentes. Por exemplo, o ponto de fusão do poliuretano termoplástico (TPU) e do ácido polilactídeo (PLA) é mais baixo que o do acrilonitrila butadieno estireno (ABS). Além disso, o material é levado em consideração na escolha do tipo de estruturas de suporte. Para um objeto feito de ácido polilactídeo, os elementos de suporte podem ser feitos a partir do mesmo ácido polilactídeo, uma vez que será bastante fácil separá-los da peça acabada. Se a peça for impressa em plástico ABS, os elementos de suporte deverão ser feitos de outro material e, nas peças de poliuretano termoplástico, é melhor não usar esses elementos.

Enchimento de malha

Um corpo sólido nem sempre é a melhor opção para impressão 3D. A impressão de peças sólidas tem suas vantagens, mas a estrutura interna da malha economiza tempo e material caro.

Criar objetos com um determinado grau de preenchimento com estruturas de malha é uma oportunidade única para impressão tridimensional. Além disso, não é necessário projetar essa estrutura: isso é feito pelo programa slicer. Como regra, basta definir apenas a porcentagem de preenchimento (quanto mais próximo estiver de 100, mais sólido o objeto ficará) e escolher o tipo de célula, se a impressora tiver essa opção.

Além de economizar tempo e material, a estrutura celular interna tem muitas outras vantagens.

O enchimento da malha evita a deformação

Imprimir objetos grandes em uma única peça leva ao risco de deformação. Com uma diminuição na porcentagem de preenchimento, o ar passa pela peça durante a impressão, proporcionando um resfriamento mais uniforme e eliminando a deformação.

O preenchimento celular não leva à perda de força.

As células de impressão em vez de material sólido não reduzem a resistência da peça. Em muitos casos, uma peça com uma estrutura celular é forte o suficiente para o campo de aplicação escolhido, mas ao mesmo tempo é mais leve e menos intensiva em material.

A funcionalidade determina a escolha da geometria da célula

A maioria das barras de corte suporta uma ampla seleção de geometria da célula. A melhor opção é determinada pelo objetivo funcional do objeto. O preenchimento de célula retangular padrão simplifica a impressão, enquanto as células hexagonais e triangulares aumentam a resistência. O preenchimento de ondas permite que o objeto se dobre ou torça.

Como escolher uma porcentagem adequada de conclusão?

Em geral, a força do objeto aumenta à medida que a porcentagem de preenchimento aumenta. A maioria das impressoras possui uma porcentagem de preenchimento padrão de 20, o que, em alguns casos, é ideal, mas em outros, ela é muito grande ou muito pequena. Considere as tensões mecânicas na impressão e aumente a porcentagem de preenchimento nas áreas em que é necessária maior resistência. Se não for necessária alta resistência, selecione o menor enchimento possível. Isso economizará material e aumentará a velocidade de impressão. Na maioria das vezes, a seleção do percentual ideal de preenchimento é feita por tentativa e erro.

Métodos de fixação da peça de trabalho à mesa

"Jangadas", "abas", "saias" - esses termos parecem engraçados, mas apenas indicam as três principais maneiras de anexar uma peça 3D impressa à mesa da impressora. Considere cada um desses métodos e seus aplicativos.

Saia

A saia prevê a criação de vários anéis ao redor do objeto no início da impressão para garantir a extrusão normal de plástico. A saia não toca no objeto. Ele circunda a área de impressão e ajuda a iniciar o processo de fusão. Ao criar uma saia, um grande volume de polímero termoplástico quente passa pelo bico. Assim, a impressora está preparada para imprimir a peça real. Isso garante uma boa adesão à mesa e superfícies suaves do objeto.

Borda

Uma aba é uma área ampla e plana conectada ao objeto principal como base de suporte (imagine campos de chapéu). É muito parecido com uma saia, mas conectado a um modelo. Além de todas as vantagens de uma saia, a aba mantém as bordas do objeto fabricado sobre a mesa.

Ao imprimir, a parte externa do objeto geralmente esfria mais rápido que o meio, e é por isso que as bordas são quebradas. Brim evita esse fenômeno segurando as bordas.

Jangada

Uma jangada é uma base destacável feita na forma de uma plataforma de malha fina localizada sob todo o objeto (que fica na jangada). Para criar uma balsa, a impressora primeiro imprime uma chapa plana em duas ou três camadas e depois começa a criar um objeto.

As jangadas proporcionam excelente adesão à superfície da mesa e também servem como uma base sólida para impressão. Isso é especialmente conveniente na fabricação de peças pequenas e de formas incomuns, mal fixadas na mesa, além de objetos de paredes finas.

Após a impressão, na maioria dos casos, a balsa é facilmente separada da peça.

Se a impressora não tiver uma função de aquecimento da área de trabalho

As jangadas são usadas se a impressora não tiver um aquecedor de mesa. Nesse caso, a adesão excessiva se torna um problema.

Um método alternativo é colar uma fita de papel adesivo na plataforma da impressora, possivelmente dobrando as bordas (isso também protege a plataforma). Você pode usar fita de embalagem, mas geralmente é mais caro.

Se ocorrer deformação ou o objeto for retirado da mesa, deve-se aplicar um bastão de cola solúvel à fita adesiva. Isso aumentará a adesão.

Aprenda os recursos de uma impressora 3D específica e considere-os ao preparar seu modelo.

A impressão tridimensional não é apenas uma ciência, mas também uma arte. O design eficaz para impressão 3D subsequente requer uma compreensão do processo, levando em consideração seus recursos e a finalidade do objeto futuro. Isso melhorará significativamente o desempenho da impressão.

Usando o Solid Edge na impressão 3D

Nem todos os sistemas CAD são adequados para impressão 3D.

Os recursos do sistema usado não devem limitar os projetistas. Nosso sistema Solid Edge está equipado com ferramentas de design adaptadas à mais recente tecnologia de impressão 3D. Várias impressoras 3D e serviços de impressão 3D são suportados.

Vá para o próximo nível usando técnicas especiais para projetar peças para impressão 3D

A modelagem generativa no Solid Edge abre novas possibilidades: o projetista seleciona um material específico, define o espaço para decisões de projeto, cargas permitidas, restrições e a massa alvo da peça, e o sistema calcula automaticamente a geometria desejada. Como resultado, os formulários mais complexos podem ser obtidos usando os métodos de impressão 3D.

Além disso, ao construir modelos, é fornecido o uso dos resultados da varredura tridimensional. O Solid Edge combina com sucesso a representação de limites tradicional de modelos sólidos (B-Rep) e a representação de superfícies na forma de uma grade de triângulos, o que evita longas transformações repletas de erros.

Se você já baixou o arquivo STL para impressão, nossa tecnologia síncrona exclusiva fornecerá uma edição rápida e conveniente dos modelos importados no Solid Edge para prepará-los para esse processo.

Imprimir em sua própria impressora ou transferir um pedido para um provedor de serviços de impressão 3D

A impressão no Solid Edge em uma impressora 3D local é feita com o comando de impressão 3D. Os modelos podem ser salvos nos formatos STL e 3MF ou enviados diretamente ao aplicativo Microsoft 3D Builder. Se você não possui uma impressora 3D própria ou precisa experimentar diferentes materiais e acabamentos de superfície, o Solid Edge permite enviar modelos diretamente para serviços de impressão 3D baseados na nuvem (como 3YOURMIND). Você receberá imediatamente ofertas de preços para a fabricação de peças de vários materiais, com a entrega subsequente diretamente à sua porta.

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