Você já ouviu falar de fabricação digital? Imagina que máximo transformar as suas ideias em objetos tangíveis. Neste artigo vamos abordar o que é impressão 3D, suas características, de onde veio esta tecnologia e algumas possíveis aplicações.
Introdução à impressão 3D
Quando falamos de criar um projeto, precisamos verificar quais serão as formas de prototipagem. A prototipagem visa criar uma prévia do projeto antes da fabricação final em massa.
A fabricação digital facilita e muito este processo de prototipagem. Uma peça desenhada em software pode tomar forma através de equipamentos de fabricação digital. Existem duas formas de manufatura: subtrativa e aditiva. A figura abaixo mostra como funcionam estes formatos:
A manufatura subtrativa consiste na remoção de material para fazer uma peça. Além da peça produzida, há sobra de material conforme o processo escolhido. Na fabricação digital, temos o Comando Numérico Computadorizado (CNC) e corte a laser.
Já a manufatura aditiva consiste na adição de material em formato de camadas para formação da peça, com menos sobra de material. Na fabricação digital temos a impressão 3D.
Uma impressora 3D é o equipamento que faz a ponte entre o projeto computadorizado em realidade. Existem diversos modelos, com tecnologias distintas para adição de material, formatos, cases, tipos dos materiais a serem impressos e áreas de impressão.
A impressão 3D vai muito além de somente criar peças através de fabricação aditiva. Existem elementos que definem o resultado desta impressão: a metodologia, o tipo de equipamento utilizado e as configurações de impressão. Veremos a seguir a origem desta tecnologia.
Histórico e principais técnicas de impressão 3D
Apesar dos processos de fabricação digital parecerem algo recente, a tecnologia relacionada a impressão 3D data a década de 1980. O norte-americano Charlie “Chuck” Hull deu entrada na patente da estereolitografia, técnica que consiste na cura de um material através de luz ultravioleta.
O objeto é criado através de camadas transversais, atingidos pelos feixes de luz até o solidificar, da camada mais baixa até a mais alta.
Esta técnica deu origem ao modelo SLA (imagem abaixo) e a primeira empresa que deteve a patente da tecnologia em 1986, a 3D Systems Inc.
No ano seguinte, em 1987, foi criada a técnica SLS (Selective Laser Sintering ou sinterização seletiva por laser), por Carl Deckard, da Universidade do Texas. As camadas do objeto se formam através de polímeros em pó que, atingidos por feixes de laser, fazem com que o objeto fique sólido, como visto na figura a seguir.
Estes feixes são fonte de energia térmica e devem estar em uma temperatura suficiente para unir os polímeros de mesmo material, sem derretê-lo. A patente da SLS é de 1989 e foi vendida para a 3D Systems Inc. algum tempo depois.
Também no ano de 1989, surgiu a técnica FDM (Fused Deposition Modeling ou deposição de material fundido), desenvolvida por Scott Crump. A técnica consiste em aquecer o material (no formato de filamento) até o derretimento, depositando-o sobre uma mesa, em camadas transversais. O material depositado segue coordenadas sobre a mesa até que seja formado o objeto.
Crump entrou com pedido de patente em 1989 e fundou a empresa Stratasys, uma das maiores fabricantes de impressoras 3D no ano de 1992.
Devido a todas estas patentes, o custo de uma impressora 3D era muito alto para um usuário final – a partir de US$150,000 um modelo FDM e US$400,000 um modelo SLA. O monopólio destas técnicas pelas respectivas empresas fez com que as tecnologias e equipamentos sofressem com atrasos na atualização e aprimoramento. As patentes caem 20 anos depois de requeridas, no caso da técnica FDM, caiu em 2009.
Projeto RepRap
Este projeto, ideia do engenheiro e matemático Adrian Bowyer, consiste em um projeto colaborativo de uma máquina de manufatura aditiva com capacidade de se auto replicar, ou seja, a partir de uma máquina, fazer peças para outra máquina. A figura abaixo mostra uma clássica impressora RepRap e as peças impressas para montagem de outra impressora 3D.
Trata-se de um projeto open source, documentado por voluntários do mundo todo no formato estilo Wikipedia desde 2005. Isto fez com que os preços das impressoras despencassem, com peças mecânicas e eletrônicas muito mais baratas, com uso de firmwares baseados em Arduino, por exemplo. Daí surgiram muitos fabricantes, como Ultimaker e Makerbot.
No Brasil, existiram diversos pequenos grupos de estudo espalhados pelo território nacional desde 2010. Alguns destes membros vieram de fóruns como GuiaCNC, outros acompanhavam os grupos RepRap internacionais ou grupos no Google Groups, servidores IRCs e rede Doodle – que acabaram convergindo para o grupo RepRapBR.
A partir disto, surgiram encontros e eventos da comunidade de impressão 3D nacional, como a Expo3DBR e Inside 3D Printing, além de palestras e trilhas em grandes eventos de tecnologia, como Campus Party BR, Latinoware, FISL e The Developer’s Conference.
Na edição de 2016 da Campus Party BR, em São Paulo, teve início da bancada de impressão 3D. Além de máquinas expostas em funcionamento (imagem a seguir), campuseiros levaram suas máquinas pessoais para manutenção no evento, fazendo o hospital de impressoras 3D.
Possíveis aplicações da impressão 3D
Prototipagem industrial
Em diversas partes da indústria, se faz necessário a prototipagem em 3D de peças para produção em massa. Pode-se ter noção de tamanho, tolerância, encaixes e até mesmo testes de resistência em conjuntos mecânicos.
Substituição de peças em equipamentos já existentes
Vários equipamentos podem conter peças que não são mais fabricadas, não estão disponíveis para venda ou possuem custo muito alto. Pode-se escolher um material disponível com propriedades mecânicas idênticas ou semelhantes, modelar e imprimir para substituição da peça. Na figura a seguir temos uma peça impressa colocada em um carro.
Action figures
Uma febre entre usuários finais, muitas impressoras 3D são adquiridas para a impressão de action figures, que são bonecos de séries, filmes, desenhos animados ou personagens de jogos. Vários modelos estão disponíveis na internet, de forma gratuita ou paga, em formato STL. Também existem pessoas que se especializam na pintura dos bonecos para torná-los mais reais possíveis.
Criação e réplica de utensílios
Vários itens do nosso cotidiano já foram modelados, personalizados e impressos em 3D. Desde itens como gaveteiros, porta pen-drives e até cortadores de biscoitos.
Criação de brindes e itens para eventos
A versatilidade de modelar itens personalizados fez com que muitas coisas fossem criadas e impressas, desde chaveiros, porta-retratos, brinquedos e brincos.
Casemod
Esta é uma técnica para customizar gabinetes de computador, principalmente de PC Gamers. Alguns de seus upgrades podem ser impressos, deixando o gabinete de forma única.
Uso alimentício
Podem ser impressos itens para cozinha, como organizadores, conchas, separadores de ovos, lacres para embalagens. Além disso, existem impressoras ou equipamentos extras para impressão de alimentos, como chocolates e confeitaria.
Uso médico e odontológico
Áreas como a de fisioterapia e ortopedia fazem uso da impressão 3D para confecção de próteses e órteses. A área de ortodontia faz uso do escaneamento e impressão de arcadas dentárias para avaliação de cirurgias. Também existem estudos e impressão de órgãos artificiais, além de tecidos biocompatíveis.
Uso na área da moda
Roupas e acessórios podem ser impressos em 3D, com aplicações em desfiles e cosplays. Integrando com elementos eletrônicos e/ou mecânicos, é possível a confecção de wearables (circuitos vestíveis).
Uso na joalheria
Designers utilizam a impressão 3D para prototipagem de joias, principalmente com uso da técnica SLA.
Uso na construção civil e arquitetura
É possível desenvolver maquetes para construção civil, bem como itens relacionados à arquitetura e design de interiores. Além disso, existem impressoras 3D capazes de imprimir tijolos e até casas inteiras!
Onde buscar mais informações sobre impressão 3D
Para conhecer, estudar e compreender mais sobre impressão 3D, indico os seguintes materiais:
- Livro: O XYZ da impressão 3D, por Guilherme Razgriz;
- E-book: Guia Maker da Impressão 3D – Teoria e prática consolidadas, por Cláudio L.M. Sampaio;
- E aqui no Blog MakerHero com artigos novos na quarta da impressão 3D.
Gostou de conhecer sobre a impressão 3D? É importante conhecer as técnicas disponíveis, suas origens e as áreas de atuação. Deixe seu comentário logo abaixo se gostou do artigo.
