Impressora 3D FDM tipo Delta
robótica
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Raquel Costa1, André Brandão1, Santiago Castellanos2, Jorge Lino Alves2 1 FEUP, Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica, Porto 2 INEGI, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto
portugal 3d
Desafios e oportunidades.
As potencialidades das tecnologias de Fabrico Aditivo (FA) para o fabrico de componentes customizados e com geometrias complexas, levou a que estas estejam em contínua evolução e investigação em termos de materiais e equipamentos, tendo as publicações nesta área crescido de uma forma exponencial. A Figura 1 mostra o crescimento das vendas de equipamentos no período 2007-2018, sendo possível verificar que estamos perante uma área de fabrico de protótipos e peças funcionais que não se pode mais ignorar no projeto e desenvolvimento de novos produtos.
De facto, o FA tem-se destacado na criação de modelos únicos, otimizados topologicamente, com propriedades mecânicas idealizadas para a função a desempenhar pelo componente. Na perspetiva do programa Horizonte 2020, o governo português tem investido no desenvolvimento desta área, para motivar a implementação deste tipo de tecnologia a nível industrial [1].
Figura 1. Número de equipamentos de FA vendidos no período de 2007-2018 [1].
O processo FDM (Fused Deposition Modeling), conhecido por processo de extrusão de material fundido, é um dos processos mais investigados, uma vez que é mais acessível (no caso das impressoras de baixo custo, preço inferior a 5000€), utiliza equipamentos de código aberto, materiais termoplásticos, e permite imprimir peças funcionais de baixo custo, com propriedades que, em muitas situações, se podem aproximar das peças injetadas. Os materiais mais utilizados são o PLA, ABS, PETG e Nylon [2], que podem ser reforçados com fibras de vidro, carbono ou kevlar. Várias empresas têm também desenvolvido materiais com cargas diversas, como a madeira, cortiça, metais, entre outros. Deve-se também referir que existem equipamentos no mercado que utilizam outro tipo de materiais, como os polímeros mais técnicos (PEEK, PEI), cerâmicos, vidros, metais [1], betão [2], alimentos [3], fibras [4], entre outros [5]. O processo de fabrico de um componente por FDM (Figura 2) inicia-se a partir de um modelo tridimensional concebido mediante um software CAD 3D com a forma final da peça. Este modelo é posteriormente guardado num formato que apenas descreve a geometria da superfície do modelo sem qualquer representação de cor, textura ou outros atributos do modelo CAD (Ficheiro STL). Subsequentemente, por intermédio de um software especializado (Slic3r, Repetier Host, Cura, Simplify3D) é criado um ficheiro (código G) que define a trajetória do bico extrusor aquecido (acima da temperatura de transição vítrea do material) que deposita o material em várias camadas, sendo que a espessura das mesmas irá ditar a resolução e qualidade do produto final [6]. A rápida difusão do processo FDM encontra-se fortemente ligada à contribução do movimento Open Source sobre Impressão 3D de baixo custo, o qual consiste na partilha de códigos que permitem que qualquer pessoa tenha acesso a uma imensa variedade de modelos STL que podem ser modificados, melhorados ou adaptados às suas impressoras. É de salientar que este processo é alvo de várias calibrações que dependem de variados fatores como, por exemplo, o modelo da máquina, o material depositado, os parâmetros de impressões, entre outros [7].
Figura 2. Processo de formação de uma peça impressa por FDM.