Impressão 3D – processos, indústria e educação

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Américo Costa Departamento de Formação do CENFIM Francisco Mendes BEEVERYCREATIVE

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Impressão 3D – processos, indústria e educação

Introdução A impressão 3D (ou Manufatura Aditiva) é um conjunto de tecnologias de fabricação aditiva, em vez de subtrativa, em que o modelo é obtido, quase sempre, por deposição de camadas sucessivas de material a partir de um modelo digital 3D criado num software CAD. A forma como essa deposição é feita define o tipo de tecnologia de impressão 3D. Existem 7 tecnologias principais das quais derivam outras. Algumas impressoras depositam o material depois de aquecido como no caso do FDM (Fused Deposition Modeling), outras fundem graus finos usando um laser. Existem vários tipos de processos aditivos de metais, como Sinterização Seletiva a Laser (SLS), Sinterização de Metal Direta por Laser (DMLS), Sinterização Seletiva de Metais (SLM). No caso mais comum, o processo SLS, a impressão 3D é feita seletivamente por sinterização, formando uma massa sólida de material pelo calor, mas sem chegar à

liquefação. A estes processos anteriores podemos ainda acrescentar o processo LOM (Laminated Object Manufacturing) que usa a tecnologia laser para cortar e depositar, de forma consecutiva, finas camadas de material (papel, plástico ou material metálico) e que estão ligadas entre si pelo calor. Outros dos processos comuns é o PolyJet. Neste processo de impressão 3D é possível usar uma ampla gama de materiais e obter peças com um bom acabamento superficial e uma grande precisão, e que podem ser usadas em protótipos ou ferramentas. Cada camada no processo PolyJet pode ir até uma espessura de 0,1 mm e produzir paredes finas e geometrias complexas, utilizando a mais ampla gama de materiais disponíveis.

FDM versus outros processos As vantagens do processo FDM são muitas comparativamente a todas as outras.

Permitem o uso de uma variedade enorme de materiais termoplásticos puros ou com cargas de outros materiais, inclusive metais e as impressoras podem ser de baixo custo e de reduzidas dimensões.

O processo FDM não produz resíduos, somente nos casos em que a impressão da peça exige a criação de suportes.

Como inconvenientes podemos apontar a necessidade de criação de suportes em modelos com superfícies inclinadas e uma baixa resistência das peças segundo o eixo Z (direção de impressão) e a sua lentidão.

As principais vantagens do processo SLS passam pela precisão e elevada capacidade para reproduzir geometrias complexas. As peças obtidas por este processo possuem boas caraterísticas mecânicas. Este processo pode recorrer a uma grande variedade de materiais.

Como inconvenientes, no processo SLS, destaca‑se o preço elevado das impressoras. A estrutura porosa das peças pode, em alguns casos, ser uma desvantagem.

A tecnologia PolyJet é um método exclusivo das impressoras Objet da Stratasys® que possibilitam a produção fácil e rápida de moldes de injeção nas suas próprias instalações. A impressão PolyJet cria objetos 3D através do posicionamento de sucessivas camadas de um fotopolímero líquido segundo as configurações desejadas. O plástico é curado (solidificado) através da utilização da luz UV (ultravioleta). Após este processo, os moldes podem ser colocados numa máquina de injeção e utilizados para a produção

A impressão 3D (ou Manufatura Aditiva) é um conjunto de tecnologias de fabricação aditiva, em vez de subtrativa, em que o modelo é obtido, quase sempre, por deposição de camadas sucessivas de material a partir de um modelo digital 3D criado num software CAD.

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das metodologias utilizadas pelos professores, as quais devem ter em atenção os diferentes estilos de aprendizagem dos alunos. O procedimento mais correto passa pelo recurso a estratégias diversificadas mas, também, a materiais e recursos de natureza variada, de modo a abranger o maior leque possível de estilos de aprendizagem e, assim, assegurar uma comunicação eficaz com a generalidade dos alunos.

No ambiente certo, as pessoas podem aprender e serem auto‑dirigidas na aprendizagem. Encontrar desafios e resolvê‑los da melhor forma possível é algo que acompanha qualquer pessoa ao longo da vida. Considerando esta premissa, as atividades com recurso à impressão 3D permitem trazer o mundo real para a sala de aula. Os estudantes aprendem a utilizar ferramentas computacionais e físicas, são submetidos a desafios reais e/ou ficcionados através da problematização e construção de soluções. E tudo isto pode ser realizado de forma colaborativa através da partilha e discussão em grupo dos desafios propostos. A impressão 3D permite, ainda, construir protótipos ou modelos de trabalho com a finalidade de estudar e testar diferentes recursos, ideias, conceitos, funcionalidades, formas e desempenhos. Enquanto recurso colaborativo de aprendizagem, a impressão 3D aproxima‑se de um método de ensino “ideal” ao incluir diferentes estilos metodológicos no processo de aprendizagem, contribuindo para a aquisição de um conhecimento novo e atualizado.

A impressão 3D, apesar de ser uma tecnologia relativamente recente, é revolucionária e poderosa, pela vasta gama de aplicações, que vão das áreas científi-

cas às culturais, pela crescente facilidade de acesso a esta tecnologia (menor custo), e pelo caráter motivador, experimental e facilitador da aprendizagem, razão pela qual já faz parte da oferta formativa do CENFIM.

Serviços disponíveis na área da impressão 3D Os equipamentos de impressão 3D que garantem qualidades idênticas aos dos processos convencionais ainda são muito caros. Contudo, a flexibilidade e os potenciais benefícios que estes processos aditivos nos oferecem são muito difíceis de quantificar. A tecnologia tem avançado rapidamente, e é razoável hesitar entre comprar a máquina agora ou esperar pela próxima geração. No entanto, a tecnologia atual é já capaz de alcançar padrões de desempenho rigorosos. Afinal, não seria a primeira vez que a indústria metalúrgica portuguesa sofreria com a falta de investimento na sua modernização. Neste momento pode‑se questionar o investimento em equipamentos bastante onerosos mas talvez isso neste momento não seja necessário uma vez que já existem múltiplas empresas em Portugal que se dedicam a prestar serviços para o exterior nesta área de atividade, sobretudo nas principais zonas industriais. Já existem algumas empresas que prestam serviços na tecnologia SLS, sobretudo em metal para a área dos moldes. A fabricação aditiva de metais permite a criação de formas complexas e impossíveis de se obterem pelos métodos convencionais.

Podemos aplicar esta tecnologia nos mais diversos setores, incluindo o de Moldes & Plásticos, na aplicação de postiços

com canais de refrigeração conformados.

Em determinadas geometrias uma boa refrigeração é a garantia de peças com qualidade o que, consequentemente, reduz significativamente os custos de não‑qualidade.

Na injeção, além de se conseguir uma boa refrigeração, este tipo de aplicação também permite a uniformidade da temperatura e a redução de ciclo de injeção até 40%. Na maquinação, a operação de desbaste é eliminada tornando esta tecnologia mais sustentável e ecológica. A tecnologia FDM embora não permita obter peças com muita resistência estrutural pode e deve ser usado nesta fase para fazer estudos prévios de novos projetos ou para partilhar os nossos estudos de forma interativa com os clientes.

Em relação à tecnologia PolyJet existem, no mercado, algumas empresas que fornecem esses serviços de norte a sul do país.

Conclusões A indústria portuguesa não pode, mais uma vez, perder uma oportunidade de estar a competir a par com os países mais avançados tecnologicamente. Não há como ignorar esta nova revolução.

Mesmo que as tecnologias atuais ainda venham a evoluir, a impressão 3D veio para ficar. No início da aviação discutia‑se se o futuro seria com aviões ou dirigíveis e muita gente apostava nos dirigíveis e isso não se concretizou, mas uma coisa é certa: acabámos por dominar os céus.

O mesmo se passa nos dias de hoje, não sabemos qual ou quais tecnologias irão vingar e substituir as antigas, mas uma coisa é certa, são tecnologias que vieram para ficar e por quanto mais cedo evoluirmos para estes processos mais cedo nos adaptamos a eles. E não nos podemos limitar mais uma vez à figura de meros utilizadores, temos de saber eleger uma tecnologia e apostar no desenvolvimento desses equipamentos e materiais.

Não podemos continuar a dizer que os processos aditivos não executam com o mesmo rigor as peças que são obtidas pelos processos convencionais, temos que ser mais criativos e projetar novas formas de tirar proveito da tecnologia e não esperar que a tecnologia se adapte às nossas formas tradicionais de pensar e trabalhar.