Guia definitivo para impressoras 3D

impressoras 3D

A manufatura aditiva tem cada vez mais campos de aplicação, tanto no setor de lazer quanto na indústria e tecnologia. As impressoras 3D vieram para revolucionar a maneira como você imprime e constroem novas estruturas, que podem variar de pequenos objetos a tecidos vivos e até casas, ou peças aerodinâmicas para o automobilismo.

Até alguns anos atrás, a impressão 2D era coisa de ficção científica. Muitos sonhavam em poder imprimir objetos em vez de imagens ou texto em um simples papel XNUMXD. Agora, a tecnologia está tão madura que existem inúmeras tecnologias, marcas, modelos, etc Neste guia você pode aprender muito mais sobre essas impressoras peculiares.

O que é um voxel?

voxel

Se você ainda não conhece o voxel, é importante que você entenda o que é, pois na impressão 3D é importante. É a abreviatura do inglês «volumetric pixel», uma unidade cúbica que compõe um objeto tridimensional.

Existem também outras unidades como o texel (elemento de textura ou pixel de textura), que é a unidade mínima de uma textura aplicada a uma superfície em computação gráfica, ou o tixel (pixel tátil), que é o neologismo que se refere a um tipo de tecnologia háptica para telas sensíveis ao toque, permitindo simular o toque de diferentes texturas.

Em outras palavras, seria o equivalente 2D de um pixel. E, como você pode ver na imagem acima, se esse modelo 3D fosse dividido em cubos, cada um deles seria um voxel. É importante especificar o que é, pois algumas impressoras 3D avançadas permitem o controle de cada voxel durante a impressão para obter melhores resultados.

O que é uma impressora 3D

impressora 3D

Uma impressora 3D é uma máquina capaz de imprimir objetos com volume a partir de um projeto de computador. Ou seja, como uma impressora convencional, mas ao invés de imprimir em uma superfície plana e em 2D, ela não com três dimensões (largura, comprimento e altura)). Os desenhos a partir dos quais esses resultados podem ser obtidos podem vir de um modelo 3D ou CAD, e até mesmo de um objeto físico real que foi Digitalização XNUMXD.

E eles podem imprimir todos os tipos de coisas, desde objetos simples como uma xícara de café, até objetos muito mais complexos, como tecidos vivos, casas, etc. Ou seja, o sonho de muitos que queriam que seus desenhos impressos ganhassem vida a partir do papel está aqui, e eles são baratos o suficiente para serem usados ​​fora da indústria, também em casa.

História da impressão 3D

A história da impressão 3D parece muito recente, mas a verdade é que deve remontar a algumas décadas. Tudo surge de impressora jato de tinta de 1976, a partir do qual se avançou na substituição da tinta de impressão por materiais para gerar objetos com volume, dando passos importantes e marcando marcos no desenvolvimento desta tecnologia até as máquinas atuais:

  • Em 1981 foi patenteado o primeiro dispositivo de impressão 3D. ele fez isso Dr Hideo Kodama, do Instituto Municipal de Pesquisa Industrial de Nagoya (Japão). A ideia era usar 2 métodos diferentes que ele inventou para fabricação aditiva usando resina fotossensível, semelhante à forma como os chips são feitos. No entanto, seu projeto seria abandonado por falta de interesse e financiamento.
  • Nesta mesma década, engenheiros franceses Alain Le Méhauté, Olivier de Wittte e Jean-Claude André, começou a investigar a tecnologia de fabricação por solidificação de resinas fotossensíveis com cura UV. O CNRS não aprovaria o projeto por falta de áreas de aplicação. E, embora tenham solicitado uma patente em 1984, ela acabou sendo abandonada.
  • Charles HullEm 1984, seria cofundador da empresa 3D Systems, inventando a estereolitografia (SLA). É um processo pelo qual um objeto 3D pode ser impresso a partir de um modelo digital.
  • La primeira máquina 3D tipo SLA Começou a ser comercializado em 1992, mas seus preços eram bastante altos e ainda era um equipamento muito básico.
  • Em 1999 foi assinalado outro grande marco, desta vez referente à bioimpressão, sendo capaz de gerar um órgão humano em laboratório, especificamente uma bexiga urinária usando um revestimento sintético com as próprias células-tronco. Este marco tem sua origem no Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, abrindo as portas para a fabricação de órgãos para transplantes.
  • El Rim impresso em 3D chegaria em 2002. Era um modelo totalmente funcional com a capacidade de filtrar sangue e produzir urina em um animal. Este empreendimento também foi criado no mesmo instituto.
  • Adrian Bowyer funda RepRap na Universidade de Bath em 2005. É uma iniciativa de código aberto para construir impressoras 3D baratas e auto-replicantes, ou seja, que podem imprimir suas próprias peças e usar consumíveis como Filamentos 3D.
  • Um ano depois, em 2006, a tecnologia SLS chega e a possibilidade de fabricação em massa graças ao laser. Com ele, abrem-se as portas para o uso industrial.
  • 2008 seria o ano da primeira impressora com capacidade de auto-replicação. Foi o Darwin do RepRap. Nesse mesmo ano, também começaram os serviços de cocriação, sites onde as comunidades podiam compartilhar seus projetos 3D para que outros pudessem imprimi-los em suas próprias impressoras 3D.
  • Também foram feitos progressos significativos na Permissão de próteses 3D. 2008 será o ano em que a primeira pessoa poderá andar graças a uma perna protética impressa.
  • 2009 é o ano da Makerbot e kits de impressoras 3D, para que muitos usuários pudessem comprá-las barato e construir sua própria impressora. Ou seja, voltado para makers e DIY. Nesse mesmo ano, o Dr. Gabor Forgacs dá outro grande passo na bioimpressão, sendo capaz de criar vasos sanguíneos.
  • El primeiro avião impresso em 3D chegaria em 2011, criado por engenheiros da Universidade de Southampton. Era um projeto não tripulado, mas poderia ser fabricado em apenas 7 dias e com um orçamento de € 7000. Isso abriu a proibição para a fabricação de muitos outros produtos. Aliás, nesse mesmo ano chegaria o primeiro protótipo de carro impresso, o Kor Ecologic Urbee, com preços entre € 12.000 e € 60.000.
  • Ao mesmo tempo, a impressão passou a utilizar materiais nobres como prata esterlina e ouro 14kt, abrindo assim um novo mercado para joalheiros, podendo criar peças mais baratas usando o material preciso.
  • Em 2012 chegaria o primeiro implante de mandíbula protética Impresso em 3D graças a um grupo de pesquisadores belgas e holandeses.
  • E atualmente o mercado não para de encontrar novos aplicativos, melhorar seu desempenho, e continuar expandindo por empresas e residências.

Atualmente, se você está se perguntando quanto custa uma impressora 3d, pode variar desde pouco mais de 100€ ou 200€ no caso dos mais baratos e mais pequenos, até 1000€ ou mais no caso dos mais avançados e maiores, e mesmo alguns que custam milhares de euros para o setor industrial.

O que é manufatura aditiva ou AM

fabricação aditiva, impressão 3D

A impressão 3D nada mais é do que uma manufatura aditiva, ou seja, um processo de fabricação que, para criar modelos 3D, sobrepõe camadas de material. Ao contrário da manufatura subtrativa, que se baseia em um bloco inicial (chapa, lingote, bloco, barra,...) do qual o material é retirado gradativamente até chegar ao produto final. Por exemplo, como manufatura subtrativa você tem uma peça esculpida em torno, que começa com um bloco de madeira.

Graças a isso método revolucionário você pode obter a produção barata de objetos em casa, modelos para engenheiros e arquitetos, obter protótipos para testes, etc. Além disso, essa manufatura aditiva possibilitou a criação de peças que antes eram impossíveis por outros métodos, como moldes, extrusão, etc.

O que é bioimpressão

bioprint

A bioimpressão é um tipo especial de manufatura aditiva, também criada com impressoras 3D, mas cujos resultados são muito diferentes dos materiais inertes. Poderia fazer tecidos e órgãos vivos, de uma pele humana a um órgão vital. Eles também podem fabricar materiais biocompatíveis, como os de próteses ou implantes.

Isso pode ser alcançado a partir dois métodos:

  • Uma estrutura, uma espécie de suporte ou andaime é construído de compósitos polímeros biocompatíveis que eles não sejam rejeitados pelo corpo, e que as células os aceitarão. Essas estruturas são introduzidas em um biorreator para que possam ser povoadas por células e, uma vez inseridas no corpo, vão dando lugar aos poucos para as células do organismo hospedeiro.
  • É uma impressão de órgãos ou tecidos camada por camada, mas em vez de usar materiais como plásticos ou outros, culturas de células vivas e um método de fixação chamado biopapel (material biodegradável) para moldar.

Como funcionam as impressoras 3D

manufatura aditiva, como funcionam as impressoras 3D

El como funciona uma impressora 3d É muito mais simples do que parece:

  1. Você pode começar do zero com software para Modelagem 3D ou desenho CAD para gerar o modelo desejado, ou baixar um arquivo já criado, e ainda usar um scanner 3D para obter o modelo 3D a partir de um objeto físico real.
  2. Agora você tem o Modelo 3D armazenado em um arquivo digital, ou seja, a partir de informações digitais com as dimensões e formas do objeto.
  3. O próximo é fatiamento, um processo no qual o modelo 3D é "cortado" em centenas ou milhares de camadas ou fatias. Ou seja, como fatiar o modelo por software.
  4. Quando o usuário clicar no botão imprimir, a impressora 3D conectada ao PC via cabo USB, ou rede, ou o arquivo passado em um cartão SD ou pen drive, será interpretado pelo processador da impressora.
  5. A partir daí, a impressora irá controlando os motores para mover a cabeça e assim gerar camada por camada até chegar ao modelo final. Semelhante a uma impressora convencional, mas o volume aumentará camada por camada.
  6. A forma como essas camadas são geradas pode variar de acordo com a tecnologia que possuem impressoras 3D. Por exemplo, podem ser por extrusão ou por resina.

Projeto 3D e impressão 3D

projeto 3D, modelagem 3D

Depois de saber o que é uma impressora 3D e como ela funciona, a próxima coisa é conhecer o software ou as ferramentas necessárias para impressão. Algo essencial se você quiser passar de um esboço ou ideia para um objeto 3D real.

Você deve saber que existem vários tipos fundamentais de software para impressoras 3D:

  • Por um lado estão os programas de Modelagem 3D ou design CAD 3D com o qual um usuário pode criar os designs do zero ou modificá-los.
  • Por outro lado, existe o chamado software fatiador, que converte o modelo 3D em instruções específicas para serem impressas na impressora 3D.
  • Existe também o software de modificação de malha. Esses programas, como o MeshLab, são usados ​​para modificar as malhas de modelos 3D quando causam problemas ao imprimi-los, pois outros programas podem não levar em conta o funcionamento das impressoras 3D.

programa de impressora 3D

Aqui estão alguns dos melhor software de impressão 3D, pagos e gratuitos, para Modelagem 3D y Design CAD, bem como software livre ou de código aberto:

Sketchup

esboço

Google e último software criado SketchUp, embora finalmente tenha passado para as mãos da empresa Trimble. É um software proprietário e gratuito (com diferentes tipos de planos de pagamento) e também com a possibilidade de escolher entre usá-lo na área de trabalho do Windows ou na web (qualquer sistema operacional com navegador compatível).

Este programa de design gráfico e modelagem 3D é um dos melhores. Com ele você pode criar todos os tipos de estruturas, embora seja especialmente projetado para projetos arquitetônicos, desenhos industriais, etc.

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Ultimaker Cura

cura definitiva

Ultimaker criou Cura, um aplicativo especialmente desenvolvido para impressoras 3D com o qual os parâmetros de impressão podem ser modificados e transformados em código G. Foi criado por David Raan enquanto trabalhava nesta empresa, embora para facilitar a manutenção ele abrisse seu código sob a licença LGPLv3. Agora é de código aberto, permitindo maior compatibilidade com software CAD de terceiros.

Hoje em dia, é tão popular que é um dos mais usados ​​no mundo, com mais de 1 milhão de usuários de diferentes setores.

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prusaslicer

PrusaSlicer

A empresa Prusa também quis criar seu próprio software. É a ferramenta de código aberto chamada PrusaSlicer. Este aplicativo é muito rico em termos de funções e recursos, e tem um desenvolvimento bastante ativo.

Com este programa você poderá exportar modelos 3D para arquivos nativos que podem ser adaptados as impressoras Prusa originais.

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criador de ideias

criador de ideias

Este outro programa é gratuito e pode ser instalado em ambos Microsoft Windows, macOS e no GNU/Linux. Ideamaker foi especialmente desenvolvido para produtos Raise3D, e é outro slicer com o qual você pode gerenciar seus protótipos para impressão de forma ágil.

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freecad

FreeCAD

O FreeCAD precisa de poucas introduções, é um projeto de código aberto e totalmente gratuito para design CAD 3D. Com ele você pode criar qualquer modelo, como faria no Autodesk AutoCAD, a versão paga e o código proprietário.

É simples de usar, com uma interface intuitiva e rica em ferramentas para trabalhar. Por isso é um dos mais usados. É baseado em OpenCASCADE e é escrito em C++ e Python, sob a licença GNU GPL.

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liqüidificador

liqüidificador

Mais um grande conhecido no mundo do software livre. Este ótimo software é usado até por muitos profissionais, dada a poder e resultados que oferece. Disponível em várias plataformas, como Windows e Linux, e sob a licença GPL.

Mas o mais importante sobre este software é que ele não serve apenas para iluminação, renderização, animação e criação de gráficos tridimensionais para vídeos animados, videogames, pinturas, etc., mas você também pode usá-lo para modelagem 3D e criar o que precisa para imprimir.

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Autodesk AutoCAD

Autocad

É uma plataforma semelhante ao FreeCAD, mas é um software proprietário e pago. Suas licenças têm um alto preço, mas é um dos programas mais utilizados a nível profissional. Com este software, você poderá criar projetos CAD 2D e 3D, adicionando mobilidade, inúmeras texturas aos materiais, etc.

Está disponível para Microsoft Windows, e uma de suas vantagens é a compatibilidade com Arquivos DWF, que são um dos mais difundidos e desenvolvidos pela própria empresa Autodesk.

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Autodesk Fusion 360

Autodesk Fusion

Autodesk Fusion 360 Possui muitas semelhanças com o AutoCAD, mas é baseado em uma plataforma em nuvem, para que você possa trabalhar de onde quiser e sempre tenha a versão mais avançada desse software. Nesse caso, você também terá que pagar assinaturas, que também não são exatamente baratas.

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Tinkercad

TinkerCad

TinkerCAD é outro programa de modelagem 3D que pode ser usado on-line, de um navegador da web, o que abre muito as possibilidades de usá-lo de onde você precisar. Desde 2011 vem ganhando usuários, e se tornou uma plataforma muito popular entre os usuários de impressoras 3D, e até mesmo em centros educacionais, já que sua curva de aprendizado é muito mais fácil que a da Autodesk.

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Meshlab

MeshLab

Está disponível para Linux, Windows e macOS e é totalmente gratuito e de código aberto. MeshLab é um sistema de software de processamento de malha 3D. O objetivo deste software é gerenciar essas estruturas para edição, reparo, inspeção, renderização, etc.

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SolidWorks

SolidWorks

A empresa européia Dassault Systèmes, de sua subsidiária SolidWorks Corp., desenvolveu um dos melhores e mais profissionais softwares CAD para modelagem 2D e 3D. O SolidWorks pode ser uma alternativa ao Autodesk AutoCAD, mas é especialmente projetado para modelagem de sistemas mecânicos. Não é gratuito, nem de código aberto, e está disponível para Windows.

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Creo

PTC eu acredito

Finalmente, Creo é outro dos melhores softwares CAD/CAM/CAE para impressoras 3D você pode encontrar. É um software criado pela PTC e que permite conceber uma infinidade de produtos de alta qualidade, de forma rápida e com pouco trabalho. Tudo graças à sua interface intuitiva projetada para melhorar a usabilidade e a produtividade. Você pode desenvolver peças para manufatura aditiva e subtrativa, bem como para simulação, projeto generativo, etc. É pago, de código fechado e apenas para Windows.

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Impresión 3D

Impressão 3D

O próximo passo para projetar usando o software acima é a impressão real. Ou seja, quando desse arquivo com o modelo a impressora 3D começa a gerar as camadas até completar o modelo e obter o projeto real.

Esta processo pode demorar mais ou menos, dependendo da velocidade de impressão, da complexidade da peça e do seu tamanho. Mas pode ir de alguns minutos a horas. Durante esse processo, a impressora pode ficar sem vigilância, embora seja sempre positivo monitorar o trabalho de tempos em tempos para evitar que problemas acabem afetando o resultado final.

pós-processo

figuras 3D, impressoras 3D

Claro, uma vez que a peça termina de imprimir na impressora 3D, o trabalho não termina aí na maioria dos casos. Depois vêm outros etapas adicionais conhecidas como pós-processamento como:

  • Elimine algumas peças que precisam ser geradas e que não fazem parte do modelo final, como uma base ou suporte que é necessário para que a peça fique em pé.
  • Lixe ou polir a superfície para obter um melhor acabamento final.
  • Tratamento superficial do objeto, como envernizamento, pintura, banhos, etc.
  • Algumas peças, como peças de metal, podem até precisar de outros processos, como assar.
  • Caso uma peça tenha que ser dividida em partes porque não foi possível construir o todo devido às suas dimensões, pode ser necessário juntar as partes (montagem, colagem, soldagem...).

Duvidas frequentes

Perguntas frequentes

Por último, a seção sobre Perguntas frequentes ou perguntas e respostas frequentes que geralmente surgem ao usar uma impressora 3D. Os mais procurados são:

Como abrir STL

STL, modelo 3D

Uma das dúvidas mais frequentes é como você pode abrir ou visualizar um arquivo .stl. Esta extensão refere-se a arquivos de estereolitografia e pode ser aberta e até editada pelo software Dassault Systèmes CATIA entre outros programas CAD como AutoCAD etc.

Além dos STLs, existem também outros arquivos como .obj, .dwg, .dxf, etc Todos eles bastante populares e que podem ser abertos com muitos programas diferentes e até converter entre formatos.

Modelos 3D

modelos 3D

Você deve saber que nem sempre precisa criar o desenho 3D sozinho, você pode obter modelos prontos de todos os tipos de coisas, desde figuras de videogames ou filmes, até utensílios domésticos práticos, brinquedos, próteses, máscaras, telefone casos, etc Raspberry Pi, e muito mais. Há cada vez mais sites com bibliotecas desses modelos prontos para baixar e imprimir na sua impressora 3D. Alguns sites recomendados são:

Do modelo real (digitalização 3D)

Figura de César, digitalização 3D

Outra possibilidade, se o que você quer é recriar um clone perfeito ou réplica de outro objeto 3D, é usar um Scanner 3D. São dispositivos que permitem rastrear a forma de um objeto, transferindo o modelo para um arquivo digital e permitindo a impressão.

Aplicações e usos da impressora 3D

impressora 3D

Finalmente, as impressoras 3D são pode ser usado para muitas aplicações. Os usos mais populares que podem ser dados são:

protótipos de engenharia

protótipos de engenharia, impressoras 3D

Um dos usos mais populares das impressoras 3D no campo profissional é a prototipagem rápida, ou seja, prototipagem rápida. Seja para obter peças para um carro de corrida, como um Fórmula 1, ou para criar protótipos de motores ou mecanismos complexos.

Dessa forma, o engenheiro pode obter uma peça muito mais rapidamente do que se ela tivesse que ser enviada para uma fábrica para fabricação, bem como obter protótipos de teste para ver se um modelo final funcionaria como esperado.

Arquitetura e construção

arquitetura

foto: © www.StefanoBorghi.com

Claro, e intimamente relacionado com o acima, eles também podem ser usados ​​para construir estruturas e realizar testes mecânicos para arquitetos, ou construir determinadas peças que não podem ser fabricadas com outros procedimentos, criar protótipos de edifícios ou outros objetos como amostras ou modelos, etc.

Além disso, o surgimento de impressoras de concreto e outros materiais, também abriram as portas para poder imprimir casas de forma rápida e muito mais eficiente e respeitosa com o meio ambiente. Até foi proposto levar esse tipo de impressora para outros planetas para futuras colônias.

Design e personalização de joias e outros acessórios

Joias impressas em 3D

Uma das coisas mais difundidas é joias impressas. Uma forma de obter peças únicas e rápidas, com características personalizadas. Algumas impressoras 3D podem imprimir alguns encantos e acessórios em materiais como nylon ou plástico em cores diferentes, mas também existem outras usadas no campo da joalheria profissional que podem usar metais nobres como ouro ou prata.

Aqui você também pode incluir alguns produtos que também estão sendo impressos ultimamente, como roupas, calçados, acessórios de moda, Etc.

Lazer: coisas feitas com impressora 3D

impressora 3d de lazer

Não vamos esquecer o ócio, que é para o que muitas impressoras 3D domésticas são usadas. Esses usos podem ser muito variados, desde criar um suporte personalizado, desenvolver decorações ou peças de reposição, pintar figuras de seus personagens fictícios favoritos, estojos para projetos de bricolage, canecas personalizadas, etc. Ou seja, para usos sem fins lucrativos.

Indústria de transformação

indústria, impressora 3d de metal

Muitos indústrias manufatureiras eles já usam impressoras 3D para produzir seus produtos. Não só pelas vantagens deste tipo de manufatura aditiva, mas também porque às vezes, dada a complexidade de um projeto, não é possível criá-lo por métodos tradicionais como extrusão, uso de moldes, etc. Além disso, essas impressoras evoluíram, podendo utilizar materiais muito diversos, inclusive para impressão de peças metálicas.

Também é comum fazer peças para veículos, e até para aeronaves, pois permitem obter algumas peças muito leves e mais eficientes. Os grandes como AirBus, Boeing, Ferrari, McLaren, Mercedes, etc., já os têm.

Impressoras 3D na medicina: odontologia, próteses, bioimpressão

próteses impressas em 3D

Outro dos grandes setores para usar impressoras 3D é área da saúde. Eles podem ser usados ​​para muitas finalidades:

  • Fabricar próteses dentárias com mais precisão, bem como braquetes, etc.
  • Bioimpressão de tecidos como pele ou órgãos para transplantes futuros.
  • Outros tipos de próteses para problemas ósseos, motores ou musculares.
  • Ortopedia.
  • etc.

Comida impressa / comida

comida impressa em 3D

As impressoras 3D podem ser usadas para criar decorações em pratos, ou para imprimir doces como chocolates em uma determinada forma, e até mesmo para muitos outros alimentos diferentes. Portanto, o indústria alimentícia também procura empregar as vantagens dessas máquinas.

Além disso, uma forma de melhorar a alimentação nutricionalmente, como a impressão de filés de carne feitos de proteínas recicladas ou dos quais foram removidos certos produtos nocivos que podem estar na carne natural. Existem também alguns projetos para criar produtos para veganos ou vegetarianos que simulam produtos de carne reais, mas são criados a partir de proteína vegetal.

Educação

educação

E, claro, as impressoras 3D são uma ferramenta que vai inundar os centros educacionais, já que são um companheiro fantástico para as aulas. Com eles, os professores podem gerar modelos para que os alunos aprendam de forma prática e intuitiva, ou os próprios alunos possam desenvolver sua capacidade de engenhosidade e criar todo tipo de coisa.

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