Como funciona uma impressora 3D? [ilustração]

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As impressoras 3D chegaram para mudar completamente o modo como vemos a fabricação de objetos. A tecnologia — também conhecida como “técnica de fabricação aditiva” ou Fused Deposition Modeling (FDM) (modelagem por fusão e depósito) — funciona com a adição de camadas sobrepostas.

Já existem dezenas de métodos diferentes de impressão 3D, e cada um trabalha de uma maneira distinta e utiliza materiais próprios, que podem variar de simples ligas plásticas a até mesmo tecidos humanos e alimentos.

Como funciona uma impressora 3D?

Fused Deposition Modeling - Modelagem por Fusão e Depósito (FDM)

O modelo mais comum de impressora 3D funciona de maneira surpreendentemente simples. O primeiro passo da criação é o desenvolvimento do objeto no computador. Com a ajuda de um software de edição em três dimensões, você pode fazer praticamente o que quiser, sendo que o único limite é a sua imaginação.

Assim que o modelo tridimensional está pronto, é preciso enviá-lo para o software da impressora para que você possa definir as características principais, como as dimensões e a “resolução” da imagem, que é medida pela espessura das camadas sobrepostas no momento da impressão. Quanto mais detalhes, melhor será a qualidade do objeto, porém maior será o tempo de impressão.

(Fonte da imagem: Divulgação/MakerBot)

Assim que você termina de selecionar as configurações principais, o software de impressão compila todos os dados e “fatia” o objeto em centenas de camadas. Depois disso, esses dados são enviados para a impressora, que inicia o processo de criação.

O mecanismo da impressora é relativamente simples. O injetor de material aquece e puxa uma espécie de filamento plástico que fica enrolado em uma bobina, como se fosse um rolo de barbante. Conforme o mecanismo derrete o material, ele o injeta em uma base, movimentando-se nos eixos X e Y para criar as camadas.

Assim que uma camada fica pronta, a base — fixa no eixo Z — desce alguns milímetros e o mecanismo procede com a criação da próxima camada até que o objeto fique pronto. Esse processo pode levar de poucos minutos até algumas horas; o que vai determinar esse tempo é a complexidade do modelo impresso e, é claro, a qualidade da impressora.

(Fonte da imagem: Reprodução/CBCNews)

Esse tipo de impressora pode ter uma pequena variação no processo de impressão: em vez de a extrusora movimentar-se nos eixos X e Y, quem faz esse movimento é a base, enquanto a extrusora movimenta-se no eixo Z. De resto, o sistema de funcionamento é semelhante.

Esse também é o tipo de impressora mais utilizado por aqueles que procuram apenas um hobby, uma vez que sua fabricação é relativamente simples e elas podem ser montadas em casa com relativa facilidade. Uma das vantagens desse tipo de modelo é que muitas das peças mecânicas utilizadas pela impressora podem ser fabricadas por elas mesmas.

Selective Laser Sintering - Sinterização Seletiva a Laser (SLS)

A Sinterização Seletiva a Laser é um processo um pouco diferente de impressão 3D, principalmente porque o equipamento utilizado é mais robusto que o modelo anterior. Em vez de depositar uma camada de cada vez, a máquina utiliza laser para esculpir os objetos em uma espécie de pó extremamente fino, que pode ser de plástico, metal ou outros materiais.

Assim como no modelo anterior, o primeiro passo é esculpir o seu objeto no computador e enviá-lo para o software da impressora, que se encarrega de fatiá-lo em centenas de partes.

Para iniciar o processo de fabricação, é preciso preencher a câmara de impressão com o pó. Depois disso, a máquina se encarrega de nivelar o material em uma camada completamente uniforme.

(Fonte da imagem: Reprodução/Axis)

Em seguida, um laser de altíssima potência é projetado no pó; o material entra em fusão, criando uma camada. Para continuar, a plataforma central desce e um rolo aquecido passa sobre toda a superfície de impressão, cobrindo a camada recém-criada com mais pó e gerando uma nova camada uniforme.

Depois disso, o laser cria uma nova camada e o processo se repete até que o objeto esteja completamente pronto.

No final ,  é preciso remover todo o excesso de pó do objeto impresso. É possível fazer isso com um jato de ar comprimido ou escovas próprias para esse propósito. É importante lembrar que todo o excesso de material pode ser reutilizado mais tarde, portanto o desperdício é mínimo.

A qualidade do objeto impresso, assim como o tempo de impressão, varia conforme o tamanho e a definição do item, determinados inicialmente.

(Fonte da imagem: Reprodução/Axis)

A grande vantagem dessa impressora é que ela pode trabalhar com uma grande variedade de materiais diferentes, desde polímeros e plásticos até metais. Além disso, é possível imprimir objetos já pintados, pois cada camada pode ser colorizada separadamente no momento da impressão.

A versatilidade do equipamento também permite a criação de objetos mais complexos, contendo, inclusive, partes móveis. Basta modelar, imprimir e sair usando!

Stereolithography - Estereolitografia (SLA)

Stereolithography ou “fotossolidificação” é semelhante ao processo anterior. Assim como nos outros modelos, o início do processo se dá pela criação de um modelo em três dimensões no computador. Depois disso, o software da impressora fatia o modelo em centenas de camadas e envia esses dados para a impressora, que inicia o processo de fabricação.

Um recipiente precisa ser preenchido com um líquido especial, uma espécie de resina plástica que pode ser “curada” com luz ultravioleta.

(Fonte da imagem: Reprodução/Formlabs)

O laser é, então, projetado na superfície do líquido, que se solidifica somente no local em que o laser foi projetado. Depois disso, a plataforma central desce um pouco — exatamente o espaço necessário para que a próxima camada seja criada — e o líquido cobre tudo novamente. O processo continua assim até o final.

Depois que o objeto está concluído, é preciso remover o excesso de líquido das peças e posicioná-las dentro de uma espécie de “forno” ultravioleta que serve para completar o processo de cura dos plásticos.

Esse tipo de equipamento pode criar modelos complexos e resistentes de maneira relativamente rápida, porém as máquinas são relativamente mais caras para o público e o custo do litro da resina plástica líquida pode ultrapassar as centenas de dólares, o que torna o processo de fabricação ligeiramente mais caro do que o de outros modelos.

O que é possível imprimir em uma impressora 3D?

A tecnologia está evoluindo e, muito em breve, será possível imprimir quase tudo em um equipamento desses. Uma das peças mais inusitadas já criadas por impressoras 3D são armas de fogo completamente funcionais.

Além disso, em breve será possível imprimir casas inteiras; pelo menos é o que diz um professor de engenharia da Universidade da Califórnia. Segundo o conceito desenvolvido por ele, com uma impressora 3D gigante seria possível construir uma casa completa em apenas 24 horas.

Já pensou em substituir órgãos humanos por modelos impressos em laboratório? Pois saiba que essa tecnologia já existe; mesmo que ainda demore um tempo para que ela possa ser efetivamente colocada em prática, pesquisadores já conseguiram desenvolver vasos sanguíneos a partir de açúcar e até mesmo um rim completamente funcional.

Vasos sanguineos sendo impressos com açúcar. (Fonte da imagem: Penn)

Outro propósito nobre oferecido pelas impressoras são próteses e exoesqueletos para pessoas com deficiência motora. Uma das maiores vantagens, nesse caso, é a rápida substituição das partes caso alguma delas venha a se quebrar; algo que é comum acontecer principalmente com crianças.

A versatilidade desses equipamentos não para por aí. Enquanto você pensa em criar seus próprios action figures, chefes de cozinha trabalham com modelos que podem imprimir massas personalizadas ou até mesmo chocolate. Não ficou surpreso? Que tal roupas e peças de vestuário impressas na hora?

(Fonte da imagem: Reprodução/Wired)

Que tal acessar o Baixaki, fazer o download de um carro e imprimir diretamente na sua garagem?

Não existe um limite quando se trata de impressoras 3D. A velocidade com que a tecnologia está crescendo vai mudar o modo como consumimos muitos de nossos produtos.