20 curiosidades sobre impressão 3D que você precisa conhecer

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A impressão 3D parece uma tecnologia extremamente recente, mas sua história começou há décadas. E quanto mais você conhece esse universo, mais percebe que uma impressora 3D é muito mais do que uma máquina que derrete filamento.

Velocidade nem sempre significa produtividade. Uma peça com pouco preenchimento não é necessariamente fraca. O filamento pode absorver umidade. Existem peças impressas em metal, sistemas gigantes usados na construção civil e até impressoras capazes de fabricar componentes para outras impressoras.

Selecionamos 20 curiosidades sobre impressão 3D para quem está começando e também para quem já passou algumas boas horas esperando uma impressão terminar.

1. A impressão 3D existe desde os anos 1980

Apesar da popularização relativamente recente das impressoras 3D domésticas, a manufatura aditiva tem décadas de história.

Um dos grandes marcos ocorreu em 1984, quando Chuck Hull deu entrada no pedido de patente do processo que ficaria conhecido como estereolitografia (SLA) — concedida em 1986. A tecnologia utilizava luz para solidificar seletivamente uma resina fotossensível, construindo objetos camada por camada.

Portanto, quando as primeiras impressoras FDM começaram a aparecer nas casas dos makers, a impressão 3D já tinha uma longa história industrial.

2. Nem toda impressora 3D utiliza filamento

Quando pensamos em impressão 3D doméstica, provavelmente imaginamos um carretel de PLA entrando em um hotend. Mas existem diversas tecnologias de manufatura aditiva, com processos que utilizam:

• filamentos termoplásticos;
• resinas fotossensíveis;
• polímeros em pó;
• metais;
• cerâmicas;
• materiais cimentícios.

FDM/FFF é apenas uma das famílias existentes.

3. FDM e FFF são praticamente a mesma coisa para o usuário

Os dois termos aparecem constantemente no universo maker. FDM significa Fused Deposition Modeling, enquanto FFF significa Fused Filament Fabrication. Ambos descrevem o processo no qual um material termoplástico é fundido e depositado em camadas sucessivas.

A diferença é de nomenclatura: o termo FDM foi registrado como marca pela empresa que desenvolveu a tecnologia, no fim dos anos 1980. Por isso, a comunidade e os projetos de código aberto passaram a usar FFF para descrever o mesmo princípio.

4. Sua impressora 3D pode fabricar peças para outra impressora 3D

Esse conceito teve enorme importância na popularização das impressoras domésticas. O projeto RepRap, iniciado em meados dos anos 2000 na Inglaterra, explorou justamente a ideia de desenvolver máquinas capazes de produzir parte de seus próprios componentes.

É claro que uma impressora FDM não consegue fabricar motores, placas eletrônicas, rolamentos ou todos os seus componentes. Mas consegue produzir diversas peças estruturais, suportes e acessórios utilizados em outras máquinas. Somado à expiração de patentes importantes do processo FDM, por volta de 2009, o movimento de código aberto ajudou a baratear e popularizar as impressoras domésticas.

É quase uma pequena fábrica ajudando a construir outra pequena fábrica.

5. Mais preenchimento não significa automaticamente uma peça mais resistente

É muito comum imaginar que 100% de infill = máxima resistência. Na prática, a questão é mais complexa. Dependendo da peça e do tipo de esforço, aumentar a quantidade ou a espessura das paredes pode trazer benefícios significativos sem preencher completamente o interior. Também entram nessa equação:

• orientação das camadas;
• material e temperatura;
• adesão entre camadas;
• geometria;
• número de perímetros;
• tipo e percentual de preenchimento.

Por isso, colocar 100% de infill em todas as peças pode apenas aumentar tempo e consumo de material sem ser a melhor estratégia.

6. A orientação da peça pode mudar sua resistência

Imagine imprimir uma peça deitada e depois imprimir exatamente o mesmo modelo em pé. As duas têm a mesma geometria e podem usar a mesma quantidade de plástico. Mesmo assim, o comportamento mecânico pode ser diferente.

Isso acontece porque peças FDM/FFF são construídas por camadas sucessivas, e a resistência varia conforme a direção do esforço em relação às linhas e às interfaces entre camadas. Esse comportamento é chamado de anisotropia. Por isso, a orientação de impressão também é uma decisão de engenharia.

7. Filamento pode absorver umidade do ar

Sim. Diversos materiais utilizados na impressão 3D são higroscópicos, ou seja, absorvem umidade do ambiente. Dependendo do polímero e do armazenamento, isso prejudica a impressão. Entre os sintomas estão:

• estalos durante a extrusão;
• stringing;
• superfície irregular;
• bolhas;
• alterações no acabamento;
• comportamento inconsistente.

Por isso, armazenar corretamente os filamentos é muito mais importante do que parece. Para medir quanto de água um rolo perdeu na secagem, use a aba Umidade da Planilha de Teste de Filamento.

Leia também na MOXO 3D: Filamento estalando ou soltando fiapos? Como a umidade destrói suas impressões (e como resolver)

8. Filamento novo não significa necessariamente filamento seco

Essa curiosidade está diretamente relacionada à anterior. Um carretel recém-aberto pode apresentar umidade dependendo do material, da fabricação, da embalagem, do armazenamento e do transporte.

A embalagem a vácuo ajuda bastante, mas não é garantia absoluta de condição ideal — e isso vale para qualquer fabricante (veja a nossa comparação de filamentos 3D no Brasil). Quando aparecem sintomas típicos de umidade, vale verificar o estado do material antes de alterar dezenas de configurações do fatiador.

9. Um bico maior pode imprimir mais rápido mesmo se movimentando mais devagar

Parece contraditório, mas faz sentido quando analisamos o volume de plástico depositado. Um bico de 0,8 mm pode trabalhar com linhas e camadas bem maiores que um de 0,4 mm, depositando mais material a cada passagem.

velocidade em mm/s ≠ produtividade volumétrica

Uma configuração movimentando o cabeçote a 60 mm/s pode, em determinadas situações, depositar mais material que outra a 120 mm/s. Para entender isso, precisamos conhecer a vazão volumétrica, medida em mm³/s.

Leia também na MOXO 3D: Vazão volumétrica máxima na impressão 3D: quanto cada bico consegue extrudar?

10. A velocidade anunciada de uma impressora não conta toda a história

“500 mm/s!” Esse número chama atenção em uma ficha técnica. Mas uma impressora capaz de movimentar o cabeçote a determinada velocidade não necessariamente manterá essa velocidade durante toda a impressão. Entram em jogo:

• aceleração e comprimento dos movimentos;
• vazão do hotend;
• material e temperatura;
• resfriamento;
• vibrações;
• geometria da peça;
• limites definidos no fatiador.

Uma peça pequena e cheia de detalhes, por exemplo, pode não oferecer distância suficiente para a máquina atingir a velocidade máxima antes de precisar desacelerar.

11. A primeira camada pode decidir o destino de uma impressão de várias horas

Uma impressão pode levar 10, 20 ou até dezenas de horas — mas os primeiros minutos podem determinar se ela chegará ao fim. A primeira camada precisa criar uma base adequada para todo o restante. Problemas de aderência podem provocar:

• descolamento;
• warping;
• movimentação da peça;
• falhas dimensionais;
• perda completa da impressão.

Por isso, mesa limpa, superfície adequada, nivelamento e parâmetros corretos da primeira camada são fundamentais.

12. Uma peça pode ser oca e ainda assim ser bastante resistente

Muitas peças impressas em 3D têm grande parte do interior vazio. O fatiador cria uma estrutura interna chamada infill, com padrões como grid, gyroid, cubic, lines e honeycomb, dependendo do software.

Essas estruturas reduzem o consumo de material e o tempo de impressão, mantendo suporte interno e características mecânicas adequadas para muitas aplicações. É um ótimo exemplo de como a geometria pode ser tão importante quanto a quantidade de material.

13. Existem impressoras 3D que trabalham com metais

Impressão 3D não é sinônimo de plástico. A indústria utiliza processos de manufatura aditiva capazes de produzir componentes metálicos, inclusive sistemas baseados em pó metálico e fontes concentradas de energia. Essas tecnologias são usadas em áreas como:

• aeroespacial;
• automotiva;
• médica;
• ferramental;
• engenharia e pesquisa.

Nesse cenário, a impressão 3D deixa de ser apenas prototipagem e passa a participar diretamente da fabricação de componentes de alto valor.

14. A impressão 3D também chegou à construção civil

Existem equipamentos de manufatura aditiva em escalas muito maiores que uma impressora doméstica. Sistemas robotizados podem depositar materiais cimentícios camada por camada para produzir elementos construtivos e, em determinados projetos, partes significativas de edificações.

Isso não significa simplesmente aumentar uma impressora de mesa até o tamanho de uma casa: materiais, bombeamento, estruturas, normas, armaduras, instalações e comportamento estrutural tornam o processo muito mais complexo. Ainda assim, é uma demonstração impressionante da escalabilidade da manufatura aditiva.

15. Nem toda saliência precisa de suporte

Os suportes são úteis, mas aumentam o tempo de impressão, o consumo de material e o trabalho de pós-processamento. Uma impressora FDM consegue produzir determinadas saliências porque cada nova camada pode avançar parcialmente sobre a anterior.

A capacidade real depende da geometria, do material, do resfriamento, da altura de camada e das configurações utilizadas. Por isso, uma boa orientação do modelo pode reduzir bastante a necessidade de suportes. Às vezes, alguns minutos pensando na orientação economizam horas de impressão.

16. PLA de origem renovável não desaparece rapidamente na natureza

O PLA costuma ser associado à ideia de material biodegradável. Mas há uma diferença importante entre ser produzido a partir de matérias-primas renováveis, ter características de compostabilidade e simplesmente desaparecer no ambiente.

As condições necessárias para uma degradação eficiente — como as de compostagem industrial, com temperatura e umidade controladas — são muito diferentes das encontradas em uma residência, em um aterro ou na natureza. Portanto, uma peça de PLA não deve ser descartada indiscriminadamente com a expectativa de que desaparecerá rapidamente.

17. Uma peça visualmente perfeita pode ser mecanicamente ruim

Uma superfície bonita não garante uma peça estruturalmente adequada. Uma impressão pode ter acabamento excelente e, ao mesmo tempo, apresentar:

• baixa adesão entre camadas;
• orientação inadequada;
• poucos perímetros;
• temperatura incorreta;
• geometria desfavorável ao esforço.

O contrário também acontece: uma peça funcional pode não ganhar um concurso de acabamento, mas cumprir perfeitamente sua função mecânica. Na impressão 3D, aparência e desempenho são critérios diferentes.

18. Bicos muito pequenos não servem apenas para “imprimir devagar”

Um bico de 0,2 mm permite linhas menores e explorar detalhes difíceis de reproduzir com bicos maiores. Por isso, bicos pequenos são interessantes para miniaturas, letras pequenas, detalhes decorativos e modelos reduzidos.

O preço dessa resolução adicional normalmente aparece na produtividade: mais linhas e camadas são necessárias para construir o mesmo objeto. É como a diferença entre um pincel fino para detalhes e um rolo para pintar uma parede.

19. Trocar só o bico não transforma a impressora em uma máquina high flow

Instalar um bico maior não significa que o sistema conseguirá derreter plástico indefinidamente. Existe um limite para a quantidade de material que o conjunto consegue processar, e hotend, zona de fusão, bico, temperatura e polímero influenciam essa capacidade.

Quando exigimos mais plástico do que o sistema consegue processar, surge a subextrusão. É por isso que sistemas high flow são tão interessantes em impressoras de alta produtividade — o tema está detalhado no nosso guia de vazão volumétrica.

20. Uma impressora 3D é praticamente uma pequena fábrica digital

Talvez essa seja a curiosidade mais interessante. Com um computador, uma impressora e matéria-prima, podemos transformar um arquivo digital em um objeto físico sem precisar de moldes específicos para cada geometria.

Hoje um equipamento pode fabricar um suporte. Na próxima impressão, um brinquedo. Depois, uma engrenagem, um protótipo, um organizador, uma peça decorativa ou um componente personalizado. Essa flexibilidade explica por que a impressão 3D encontrou espaço entre makers, engenheiros, designers, empresas, escolas, universidades e indústrias.

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Leia também na MOXO 3D: Quer transformar impressão em renda? Aprenda quanto custa imprimir uma peça em 3D e como calcular o preço de venda.

Afinal, o que torna a impressão 3D tão interessante?

A impressão 3D reúne mecânica, eletrônica, materiais, programação, modelagem e criatividade em uma mesma tecnologia. Quanto mais aprendemos sobre ela, mais percebemos que pequenas alterações produzem resultados completamente diferentes:

• mudar a orientação altera o comportamento da peça;
• mudar o bico altera a geometria da extrusão;
• mudar a temperatura influencia o comportamento do material;
• mudar a largura da linha altera a quantidade de plástico depositada;
• e até um rolo de filamento guardado incorretamente pode mudar completamente o resultado.

Imprimir é fácil. Entender por que uma impressão funciona bem é onde começa a parte realmente interessante.

E é justamente essa parte que queremos explorar aqui na MOXO 3D.

Perguntas frequentes sobre impressão 3D

Quando surgiu a impressão 3D?

As tecnologias precursoras da impressão 3D moderna surgiram nos anos 1980. A estereolitografia, com pedido de patente de Chuck Hull em 1984, é um dos principais marcos dessa história.

Impressora 3D só imprime plástico?

Não. Existem tecnologias que trabalham com resinas, polímeros em pó, metais, cerâmicas e materiais usados na construção civil, entre outros.

Uma peça com 100% de preenchimento é sempre mais resistente?

Não necessariamente. Paredes, orientação, geometria, adesão entre camadas e direção dos esforços também influenciam o comportamento mecânico.

Quanto mais rápida a impressora, menor será o tempo de impressão?

Não obrigatoriamente. Aceleração, vazão volumétrica, geometria da peça e resfriamento podem impedir que a máquina permaneça na velocidade máxima.

Filamento realmente absorve umidade?

Sim. Diversos materiais são higroscópicos e absorvem umidade do ambiente. A intensidade e os efeitos variam conforme o polímero e o armazenamento.

Um bico maior imprime mais rápido?

Pode imprimir determinadas peças mais rapidamente porque permite linhas mais largas e camadas mais altas, mas a produtividade também depende da capacidade de fluxo do hotend.

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• Umidade: quanto de água cada rolo perdeu na secagem;
• Diâmetro e Dimensional: consistência do fio e precisão das peças;
• Calibração e Vazão Máx: os parâmetros que funcionaram em cada impressora;
• Resumo: comparação automática entre todos os seus rolos.

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