José António Santos Investigador Principal aposentado do LNEG PhD Mecânica dos Materiais
INTRODUÇÃO As impressoras 3D já são máquinas acessíveis a uso não profissional, para serem utilizadas por cada um de nós em casa no fabrico de pequenas peças utilitárias, em vários “hobbies”, ou estudo de novas peças e design. A imaginação é o limite. No caso presente da pandemia Covid-19, foi identificada a necessidade de grande número de determinados objetos que não seria possível produzir industrialmente e a um preço acessível num curto espaço de tempo. Estavam nesta situação as viseiras para proteção facial. O grande desafio foi então mobilizar os possuidores de impressoras 3D para produzirem em suas casas o componente mais específico e difícil de obter, que era o suporte do vidro acrílico da viseira. Foi criada na internet uma plataforma nacional onde um grande número de voluntários (algumas centenas em todo o país) se disponibilizaram a fabricar em suas casas os suportes sendo depois recolhidos e montados os acrílicos, e finalmente fazer a sua distribuição gratuita por hospitais, lares, e outras instituições necessitadas. Em alternativa aos vidros acrílicos foram também utilizadas folhas de acetato, que embora mais finas têm uma boa transparência. Em pouco mais de um mês foram fabricadas e distribuídas mais de 5600 viseiras. A plataforma tem uma página na Internet e privilegiou os seus contactos e organização através das redes socias WhatsApp e Facebook. Neste artigo descreve-se o modo de produção das viseiras Covid-19 com uma impressora 3D de uso doméstico.
robótica 120, 3.o Trimestre de 2020
robótica
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artigo científico
Impressoras 3D ao serviço da proteção contra a Covid-19
IMPRESSÃO 3D A impressora 3D de que estamos a falar neste artigo é a que utiliza filamentos de plástico em bobines de várias dezenas de metros. Consiste num sistema com um ponto quente onde é fundido o filamento plástico que passa através de um bico de extrusão de dimensões finas, entre 0,10 mm e 0,80 mm. Existe um sistema de rolos recartilhados que empurra o fila-
mento para a cabeça extrusora. O objeto a ser criado começa a ser impresso sobre uma superfície aderente numa mesa com movimento no eixo yy, enquanto a cabeça de extrusão se movimenta no eixo XX. No eixo zz dá-se o crescimento em altura do objeto, por sucessivas camadas. Na realidade, para além dos movimentos relativos em 3 eixos X, Y e Z, temos ainda o movimento de saída do filamento, todos eles impulsionados por motores passo a passo que interpretam a programação sequencial no formato GCode anteriormente referido. Para utilização particular é possível adquirir uma impressora 3D de boa qualidade a partir de pouco mais de 200 euros.
baixo ponto de amolecimento e baixa temperatura de fusão (180°C a 230°C), fornecidos em rolos de filamento de 0,75 mm de diâmetro. O custo é relativamente acessível (cerca de 20€ o quilograma). Entre os materiais disponíveis destaca-se o PLA, mas são também relativamente comuns o ABS e o PET-G. O PLA é um termoplástico biodegradável derivado de recursos renováveis, como amido de milho, cana-de-açúcar, raízes de tapioca ou mesmo amido de batata. Isso faz do PLA a solução mais ecológica no domínio da impressão 3D, em comparação com todos os outros plásticos baseados em petroquímicos, como ABS, PET-G ou PVA.
CONFIGURAÇÃO DO DESENHO E PREPARAÇÃO PARA IMPRESSÃO 3D Antes de ir para a impressora 3D é necessário ter um desenho feito em CAD que é guardado no formato STL. Posteriormente é necessário realizar uma operação que tem o nome em inglês de “slicing”, o que podemos traduzir por fatiamento, que consiste em obter o ficheiro, entendível pelas impressoras como uma sequência de camadas (eixo dos Z) e coordenadas (X, Y). Este ficheiro segue para a impressora no formato G-CODE, sendo feito em vários tipos de software, referindo-se um de acesso livre, mas que dá bons resultados, com o nome CURA. Para além de transformar o desenho numa sucessão de camadas segundo o eixo vertical (cada uma com uma altura bem determinada), permite ainda definir a temperatura do bico de extrusão do filamento fundido, a sua velocidade, e ainda a temperatura da mesa de assentamento de onde a peça vai “nascer”.
A IMPRESSÃO 3D AO SERVIÇO DA PROTEÇÃO CONTRA O COVID19
MATÉRIAPRIMA DE IMPRESSÃO E 3D O material para Impressão 3D em equipamentos de uso doméstico consiste em diferentes formulações de plásticos de
Viseiras de proteção facial No caso particular do autor deste artigo a impressora 3D foi adquirida para produção de objetos de utilidade prática, mas em particular para componentes de aeromodelismo, mas na fase atual de pandemia do novo coronavírus, e tendo em conta que a facilidade e disponibilidade imediata da tecnologia caseira da impressora 3D, a atividade foi orientada para a produção de viseiras de proteção facial, seguindo a sequência de fabrico que se mostra nas imagens seguintes (Figuras 1 a 5).
Figura 1.