A impressão 3D é versátil, mas as pessoas perguntam-se se as impressoras 3D só imprimem plástico. Este artigo analisa o tipo de materiais que as impressoras 3D podem utilizar.

As impressoras 3D de consumo utilizam principalmente plásticos como PLA, ABS ou PETG, que são conhecidos como termoplásticos, uma vez que amolecem e endurecem consoante a temperatura. Existem muitos outros materiais que podem ser impressos em 3D com diferentes tecnologias de impressão 3D, como SLS ou DMLS para metais. Pode até imprimir em 3D betão e cera.

Há mais algumas informações úteis que coloquei neste artigo sobre os materiais utilizados na impressão 3D, por isso continue a ler para saber mais.

O que é que as impressoras 3D utilizam como tinta?

Se alguma vez se interrogou sobre o que as impressoras 3D utilizam como tinta, eis a resposta simples. As impressoras 3D utilizam três tipos básicos de materiais para a tinta, nomeadamente

• Termoplásticos (filamentos)
• Resina
• Pós

Estes materiais utilizam diferentes tipos de impressoras 3D para imprimir, e vamos dar uma vista de olhos a cada um destes materiais à medida que avançamos.

Termoplásticos (Filamentos)

Os termoplásticos são um tipo de polímero que se torna maleável ou moldável quando aquecido a uma determinada temperatura e endurece quando arrefecido.

Quando se trata de impressão 3D, os filamentos ou termoplásticos são o que as impressoras 3D utilizam como "tinta" ou material para criar objectos 3D. É utilizado com uma tecnologia chamada Fused Deposition Modeling ou impressão 3D FDM.

É provavelmente o tipo mais simples de impressão 3D que existe, uma vez que não requer um processo complexo, mas apenas o aquecimento do filamento.

O filamento mais popular que a maioria das pessoas utiliza é o PLA ou ácido poliláctico. Os filamentos mais populares que se seguem são o ABS, PETG, TPU e Nylon.

Pode obter todos os tipos de filamentos, bem como diferentes híbridos e cores, pelo que existe realmente uma vasta gama de termoplásticos com os quais pode imprimir em 3D.

Um exemplo seria este filamento de nylon preenchido com fibra de carbono SainSmart Black ePA-CF da Amazon.

Alguns filamentos são mais difíceis de imprimir do que outros e têm propriedades muito diferentes que pode escolher de acordo com o seu projecto.

A impressão 3D com filamentos termoplásticos envolve a alimentação mecânica do material através de um tubo com uma extrusora, que depois é alimentado numa câmara de aquecimento chamada hotend.

O hotend é aquecido a uma temperatura à qual o filamento amolece e pode ser extrudido através de um pequeno orifício num bocal, normalmente com 0,4 mm de diâmetro.

A sua impressora 3D funciona com base em instruções denominadas ficheiro G-Code, que lhe dizem exactamente a que temperatura deve estar, para onde deve mover a cabeça de impressão, a que nível devem estar as ventoinhas de arrefecimento e todas as outras instruções que fazem a impressora 3D funcionar.

Os ficheiros G-Code são criados através do processamento de um ficheiro STL, que pode ser facilmente descarregado de um sítio Web como o Thingiverse. O software de processamento é designado por slicer, sendo o mais popular para a impressão FDM o Cura.

Aqui está um pequeno vídeo que mostra o processo de impressão 3D de filamentos do início ao fim.

Na verdade, escrevi um post completo chamado Ultimate 3D Printing Filament & Materials Guide que o leva através de vários tipos de filamentos e materiais de impressão 3D.

Resina

O próximo conjunto de "tinta" que as impressoras 3D utilizam é um material chamado resina de fotopolímero, que é um líquido termoendurecível sensível à luz e que solidifica quando exposto a determinados comprimentos de onda de luz UV (405nm).

Estas resinas são diferentes das resinas epoxídicas que são normalmente utilizadas para trabalhos manuais e projectos semelhantes.

As resinas de impressão 3D são utilizadas numa tecnologia de impressão 3D denominada SLA ou Estereolitografia. Este método proporciona aos utilizadores um nível muito mais elevado de detalhe e resolução devido à forma como cada camada é formada.

As resinas de impressão 3D mais comuns são a resina standard, a resina rápida, a resina tipo ABS, a resina flexível, a resina lavável com água e a resina resistente.

Escrevi um post mais aprofundado sobre Que tipos de resina existem para impressão 3D? Melhores marcas & Tipos, então sinta-se à vontade para verificar isso para mais detalhes.

Eis o processo de funcionamento das impressoras 3D SLA:

• Depois de a impressora 3D estar montada, deita-se a resina na cuba de resina - um recipiente que contém a resina acima do ecrã LCD.
• A placa de construção desce para a cuba de resina e cria uma ligação com a camada de película na cuba de resina
• O ficheiro de impressão 3D que está a criar enviará instruções para iluminar uma imagem específica que criará a camada
• Esta camada de luz endurecerá a resina
• A placa de construção levanta-se então e cria uma pressão de sucção que retira a camada criada da película da cuba de resina e a cola à placa de construção.
• Continuará a criar cada camada expondo uma imagem de luz até que o objecto 3D seja criado.

Essencialmente, as impressões 3D SLA são criadas de cabeça para baixo.

As impressoras 3D SLA podem criar detalhes fantásticos devido à sua capacidade de resolução até 0,01 mm ou 10 microns, mas a resolução padrão é normalmente 0,05 mm ou 50 microns.

As impressoras 3D FDM têm normalmente uma resolução padrão de 0,2 mm, mas algumas máquinas de alta qualidade podem atingir 0,05 mm.

A segurança é importante quando se trata de resina, uma vez que esta é tóxica quando entra em contacto com a pele. Deve utilizar luvas de nitrilo ao manusear a resina para evitar o contacto com a pele.

É necessário lavar a resina não curada, limpar os suportes necessários para imprimir modelos de resina em 3D e, em seguida, curar a peça com uma luz UV externa para endurecer o objecto impresso em 3D.

Pós

Um sector menos comum mas em crescimento na impressão 3D é a utilização de pós como "tinta".

Os pós utilizados na impressão 3D podem ser polímeros ou mesmo metais que são reduzidos a partículas finas. As qualidades do pó metálico utilizado e o processo de impressão determinam o resultado da impressão.

Existem vários tipos de pós que podem ser utilizados na impressão 3D, tais como nylon, aço inoxidável, alumínio, ferro, titânio, cobalto-cromo, entre muitos outros.

Um sítio Web chamado Inoxia vende muitos tipos de pós metálicos.

Existem também diferentes técnicas que podem ser utilizadas na impressão 3D com pó, tais como SLS (Selective Laser Sintering), EBM (Electron Beam Melting), Binder Jetting & BPE (Bound Powder Extrusion).

A mais popular é a técnica de sinterização conhecida como Sinterização Selectiva por Laser (SLS).

O processo de Sinterização Selectiva por Laser é realizado da seguinte forma:

• O reservatório de pó é enchido com um pó termoplástico, normalmente nylon (partículas redondas e lisas)
• Um espalhador de pó (uma lâmina ou rolo) espalha o pó para criar uma camada fina e uniforme na plataforma de construção
• O laser aquece selectivamente partes da área de construção para fundir o pó de uma forma definida
• A placa de construção move-se para baixo com cada camada, onde o pó é novamente espalhado para outra sinterização a laser
• Este processo repete-se até a sua peça estar concluída
• A sua impressão final será revestida com um invólucro de nylon em pó que pode ser removido com um pincel
• Pode então utilizar um sistema especial que utiliza algo como ar de alta potência para limpar o resto

Eis um vídeo rápido sobre o aspecto do processo SLS.

O processo é efectuado através da sinterização do pó para formar peças sólidas que são mais porosas do que o ponto de fusão, o que significa que as partículas de pó são aquecidas de modo a que as superfícies se soldem umas às outras. Uma vantagem deste processo é que pode combinar materiais com plásticos para produzir impressões 3D.

É possível imprimir em 3D com pós metálicos utilizando tecnologias como DMLS, SLM & EBM.

As impressoras 3D só podem imprimir plástico?

Embora o plástico seja o material mais comum utilizado na impressão 3D, as impressoras 3D podem imprimir outros materiais para além do plástico.

Outros materiais que podem ser utilizados na impressão 3D incluem:

• Resina
• Pó (polímeros & metais)
• Grafite
• Fibra de carbono
• Titânio
• Alumínio
• Prata e ouro
• Chocolate
• Células estaminais
• Ferro
• Madeira
• Cera
• Betão

Para as impressoras FDM, apenas alguns destes materiais podem ser aquecidos e amolecidos, em vez de queimados, para que possam ser empurrados para fora de um hotend. Existem muitas tecnologias de impressão 3D que expandem as capacidades materiais do que as pessoas podem criar.

A principal é a impressora SLS 3D que utiliza pó com a técnica de sinterização a laser para fazer impressões 3D.

As impressoras 3D de resina também são normalmente utilizadas para fins domésticos e comerciais. Isto envolve a utilização do processo de fotopolimerização para solidificar a resina líquida com luz UV, que depois passa pelo pós-processamento para um acabamento de alta qualidade.

As impressoras 3D podem imprimir não só plástico, mas também outros materiais, dependendo do tipo de impressora 3D em questão. Se pretender imprimir qualquer um dos outros materiais listados acima, deve obter a tecnologia de impressão 3D relevante para imprimir.

As impressoras 3D podem imprimir qualquer material?

Os materiais que podem ser amolecidos e extrudidos através de um bocal, ou os metais em pó, podem ser aglutinados para formar um objecto. Desde que o material possa ser colocado em camadas ou empilhado, pode ser impresso em 3D, mas muitos objectos não se enquadram nestas características. O betão pode ser impresso em 3D, uma vez que começa por ser macio.

As casas impressas em 3D são feitas de betão que é misturado e extrudido através de um bocal muito grande, endurecendo após algum tempo.

Ao longo do tempo, a impressão 3D introduziu muitos materiais novos, como o betão, a cera, o chocolate e até matéria biológica, como as células estaminais.

Eis o aspecto de uma casa impressa em 3D.

É possível imprimir dinheiro em 3D?

Não, não é possível imprimir dinheiro em 3D devido ao processo de fabrico da impressão 3D, bem como às marcas incorporadas no dinheiro que o tornam anti-contrafacção. As impressoras 3D criam principalmente objectos de plástico utilizando materiais como PLA ou ABS, e não podem definitivamente imprimir em 3D utilizando papel. É possível imprimir em 3D moedas de metal.

O dinheiro é feito com muitas marcas e fios embutidos que uma impressora 3D pode não conseguir reproduzir com precisão. Mesmo que uma impressora 3D consiga produzir o que parece ser dinheiro, as impressões não podem ser utilizadas como dinheiro, pois não têm as qualidades únicas que compõem uma nota.

O dinheiro é impresso em papel e a maioria das impressões 3D são impressas em plástico ou resina solidificada. Estes materiais não podem funcionar da mesma forma que o papel e não podem ser manuseados da mesma forma que o dinheiro.

A investigação mostra que a moeda moderna da maioria dos países do mundo tem pelo menos 6 tecnologias diferentes incorporadas. Nenhuma impressora 3D será capaz de suportar mais do que um ou dois destes métodos que são necessários para imprimir a nota com precisão.

A maior parte dos países, especialmente os EUA, estão a construir notas que incorporam as mais recentes características anti-falsificação de alta tecnologia, o que dificultará a sua impressão por uma impressora 3D, o que só será possível se a impressora 3D tiver a tecnologia necessária para imprimir a nota em questão.

Uma impressora 3D só pode tentar imprimir uma aparência de dinheiro e não possui a tecnologia ou os materiais adequados para imprimir dinheiro.

Muitas pessoas criam moedas de adereço utilizando um material plástico como o PLA e depois pintam-no com uma tinta metálica.

Outros mencionam uma técnica em que se pode criar um molde em 3D e utilizar argilas de metais preciosos, pressionando a argila para obter uma forma e, em seguida, cozendo-a em metal.

Aqui está um YouTuber que criou uma moeda D&D que tem "Sim" & "Não" em cada extremidade. Ele fez um desenho simples num software CAD e depois criou um guião em que a moeda impressa em 3D faz uma pausa para que ele possa inserir uma anilha no interior para a tornar mais pesada, e depois termina o resto da moeda.

Aqui está um exemplo de um ficheiro Bitcoin impresso em 3D do Thingiverse que pode descarregar e imprimir em 3D.