O que é impressão 3D: guia completo

O que é impressão 3D

Impressão 3D é a fabricação de uma peça a partir de um arquivo digital, camada por camada, somando material só onde a peça existe. Por isso ela também se chama manufatura aditiva: em vez de tirar material de um bloco, a máquina constrói a forma de baixo para cima.

O arquivo é o modelo 3D da peça, desenhado em CAD ou escaneado. Antes de imprimir, um programa chamado fatiador corta esse modelo em fatias finas e calcula o caminho que a máquina faz em cada uma. A impressora segue esse caminho, fatia por fatia. Quando a última camada termina, a peça está inteira, mas ainda com as marcas do processo: suporte para tirar, superfície para lixar e, quando o uso pede, pintura.

Para quem compra, o que importa é a consequência disso. Não existe molde nem ferramenta feita para a peça, então mudar o projeto é mudar o arquivo. E uma geometria complicada, com cavidade interna ou curva difícil, não sai mais cara que uma simples do mesmo tamanho, porque a máquina não sabe a diferença. Ela só empilha camadas.

Impressão 3D, usinagem e injeção

Quase toda peça de plástico ou de metal que você conhece saiu de um destes três caminhos. Eles não brigam o tempo todo. Cada um ganha numa faixa de quantidade, de prazo e de forma, e muita peça passa por mais de um ao longo da vida do produto.

Na usinagem, uma fresa ou um torno parte de um bloco maciço e remove material até sobrar a peça. É precisa e trabalha muito bem com metal. Só que o material removido vira cavaco, e a ferramenta precisa alcançar cada superfície: um canal interno curvo, por exemplo, não tem por onde ser cortado.

Na injeção, o plástico derretido é empurrado para dentro de um molde de aço e esfria com a forma da cavidade. Cada peça sai em segundos e custa pouco. O molde, por outro lado, é caro, demora para ficar pronto e não aceita mudança barata. É o caminho de quem vai produzir muitas peças iguais por muito tempo.

A impressão 3D fica no meio. Sem molde para pagar, o custo da primeira peça é quase o mesmo da centésima. Em troca, o tempo é por peça: cada unidade ocupa a impressora do começo ao fim. Ela ganha quando a quantidade é pequena, quando o projeto ainda vai mudar e quando a forma complica a vida das outras duas.

Na prática, o mesmo produto costuma passar pelos três. O protótipo sai impresso, a peça de teste em metal sai usinada e, quando o projeto congela e o volume justifica, vem o molde. Saber em que ponto você está ajuda a pedir a coisa certa.

FDM e SLA

Existem várias famílias de impressão 3D: com pó, com metal, com jato de material. A Tesseract trabalha com duas, FDM e SLA, e é delas que este guia trata.

Na FDM, um filamento de plástico passa por um bico aquecido, derrete e é depositado num filete fino que desenha o contorno e o miolo de cada camada. A peça é uma pilha desses filetes. É a tecnologia da estrutura: peça grande, base de maquete, protótipo que vai para a bancada, gabarito de linha. O limite é o detalhe, porque nada sai menor que a largura do filete.

Na SLA, a peça cresce de cabeça para baixo dentro de uma cuba de resina líquida. A luz atravessa o fundo da cuba e endurece a resina só onde a peça existe, numa camada muito mais fina que a da FDM. A superfície sai lisa e o detalhe aparece: mostrador, válvula, letra pequena. Em compensação, a resina é mais rígida e mais quebradiça, e o volume de impressão é menor.

Muita maquete industrial usa as duas: a estrutura em FDM e o detalhe em resina, montados juntos. A comparação critério a critério está no guia FDM ou SLA?.

Os materiais

O material sai do uso da peça, não do catálogo. Quatro dão conta do trabalho do dia a dia:

• PLA: estável, empena pouco e aceita lixa, primer e pintura. É o material da maquete e do protótipo visual. Não gosta de calor nem de esforço contínuo.
• ABS e PETG: aguentam mais esforço, impacto e calor que o PLA. São os filamentos da peça que trabalha, como gabarito, protótipo funcional e reposição. O ABS suporta mais temperatura, e o PETG tem boa tenacidade.
• Resina: a camada mais fina e a superfície mais lisa, para o detalhe e a peça pequena. Em peça grande fica cara e frágil, e sente calor antes dos filamentos técnicos.

Uma peça pode misturar materiais: a base em PLA, um encaixe em PETG, o painel em resina. Quem fecha a combinação é a análise técnica, a partir do que a peça vai enfrentar.

Onde a indústria usa

Na indústria, os pedidos de impressão 3D caem em dois grupos. O primeiro é de engenharia: o protótipo, para conferir encaixe e forma antes do ferramental, e as peças sob demanda, como gabarito, dispositivo e reposição em lote curto. O segundo é de comunicação: a maquete industrial, que mostra um equipamento ou uma planta sem que ninguém precise levar o equipamento ou visitar a planta.

A maquete aparece em quatro usos, cada um com a sua página:

• Treinamento: o equipamento em corte, com peça removível, para ensinar a operar e a manter sem parar a máquina de verdade.
• Presentes corporativos: a máquina do cliente em miniatura, como peça de mesa, para entregar numa visita ou num evento.
• Feiras e eventos: o equipamento no estande sem o custo de levar o equipamento, em módulos que se montam no local.
• Demonstração de vendas: o vendedor leva o equipamento na mala e explica na mesa do cliente.

O setor automotivo junta os dois grupos: a engenharia pede protótipo e dispositivo de linha, e a área comercial pede maquete.

Os limites

Impressão 3D não serve para tudo, e é melhor saber disso antes de pedir orçamento.

• Lote grande e repetido. Com muitas peças iguais, o molde de injeção passa a compensar, e a impressão fica com o protótipo e o lote curto.
• Detalhe menor que o processo. Na FDM, o que é mais fino que o filete vira borrão. A saída é a resina, em peça pequena.
• Camada à vista. A FDM deixa degraus nas faces inclinadas. Lixa e primer escondem; sem acabamento, eles aparecem.
• Força entre camadas. A peça de FDM é mais fraca no sentido em que as camadas se separam, então a posição dela na mesa é escolhida pensando no esforço.
• Calor e carga. PLA e resina sentem calor e esforço antes do ABS e do PETG. Peça perto de motor ou ao sol pede o material certo.
• Tamanho. A peça maior que a impressora é dividida em módulos que se encaixam, e a divisão é decidida na análise técnica.

Como contratar

O pedido começa pelo arquivo, em STL, STEP ou OBJ. Se ainda não existe modelo 3D, fotos com medidas servem de ponto de partida.

Junto com o arquivo, conte para que a peça serve: onde ela vai ficar, se vai ser manuseada, se tem data marcada e quantas unidades são. Essas respostas decidem tecnologia, material e acabamento mais do que o próprio desenho.

Ao comparar propostas, olhe além do valor. Pergunte qual tecnologia e qual material vão ser usados e por quê, como uma peça grande vai ser dividida, que acabamento está incluído e como a peça viaja até você. Duas propostas com o mesmo preço podem entregar coisas bem diferentes.

A análise técnica volta em até 24 horas úteis, com a viabilidade, o material recomendado e o prazo. O pedido, do arquivo à entrega, está explicado etapa por etapa em como funciona. A Tesseract imprime em São Paulo e entrega em todo o Brasil.

Glossário

Manufatura aditiva

O nome técnico da impressão 3D. Aditiva porque soma material, ao contrário da usinagem, que remove.

CAD

O programa em que a peça é desenhada. O arquivo que sai dele é o ponto de partida da impressão.

STL

O formato mais comum na impressão. Descreve a superfície da peça com uma malha de triângulos.

STEP

Formato de CAD que guarda a geometria exata, não uma malha. Facilita a análise e as mudanças.

Fatiador

O programa que corta o modelo em camadas e gera o caminho que a impressora percorre.

Camada

Cada fatia da peça. A altura dela pesa no acabamento e no tempo de impressão.

Filete

O fio de plástico derretido que a FDM deposita. A largura dele limita o menor detalhe.

Preenchimento

A estrutura interna da peça de FDM, que raramente é maciça. Acompanha o esforço que a peça vai levar.

Suporte

A estrutura provisória que segura as partes da peça que ficam no ar. Sai depois da impressão.

Pós-cura

Na SLA, a exposição à luz depois da impressão, que termina de endurecer a resina.

Tolerância

Quanto a medida real pode variar em relação ao desenho. A Tesseract trabalha com ±0,1 mm.

Escala

A relação entre o tamanho da maquete e o do objeto real. Sai do uso: o que precisa caber na mesa, na mala ou no estande.

Empenamento

A deformação da peça quando ela esfria de forma desigual. O PLA é o que menos empena.

Perguntas frequentes