As empresas de todo o mundo recorreram recentemente à impressão 3D para criar peças técnicas rapidamente, poupando algum dinheiro no processo. Mas o desenvolvimento de versões 3D de peças envolve a utilização de novos materiais que podem não ser tão duráveis.

As peças impressas em 3D são muito resistentes, especialmente quando se utiliza um filamento especializado como o PEEK ou o policarbonato, que é utilizado para vidros à prova de bala e escudos anti-motim. A densidade de enchimento, a espessura da parede e a orientação da impressão podem ser ajustadas para aumentar a resistência.

Por isso, vamos analisar os materiais utilizados durante a impressão 3D, a sua resistência real e o que pode fazer para aumentar a resistência das suas peças impressas em 3D.

As peças impressas em 3D são mais fracas e frágeis?

Não, as peças impressas em 3D não são mais fracas e frágeis, a não ser que as imprima em 3D com definições que não dão força. Criar uma impressão 3D com um baixo nível de enchimento, com um material mais fraco, com uma espessura de parede fina e uma temperatura de impressão baixa é susceptível de conduzir a uma impressão 3D fraca e frágil.

Como tornar as peças impressas em 3D mais fortes?

A maioria dos materiais de impressão 3D é bastante durável por si só, mas há algumas coisas que podem ser feitas para aumentar a sua resistência geral, o que se resume principalmente a pequenos pormenores no processo de concepção.

O mais importante seria manipular o enchimento, a espessura da parede e o número de paredes. Assim, vamos ver como cada um destes factores pode afectar a resistência de uma estrutura impressa em 3D.

Aumentar a densidade de enchimento

O enchimento é utilizado para preencher as paredes de uma peça impressa em 3D. É essencialmente o padrão dentro da parede que aumenta a densidade da peça no seu todo. Sem qualquer enchimento, as paredes de uma peça 3D seriam completamente ocas e bastante fracas para forças externas.

O enchimento é uma óptima forma de aumentar o peso de uma peça 3D, melhorando também a resistência da peça ao mesmo tempo.

Existem muitos padrões de enchimento diferentes que podem ser utilizados para melhorar a resistência de uma peça impressa em 3D, incluindo um enchimento em grelha ou um enchimento em favo de mel. Mas a quantidade de enchimento que existe determinará a resistência.

Para peças 3D normais, até 25% é provavelmente mais do que suficiente. Para peças concebidas para suportar peso e impacto, é sempre melhor aproximar-se dos 100%.

Aumentar o número de paredes

Pense nas paredes de uma peça impressa em 3D como as vigas de suporte de uma casa. Se uma casa tiver apenas quatro paredes exteriores e não tiver vigas de suporte ou paredes interiores, praticamente tudo pode fazer com que a casa se desmorone ou ceda sob qualquer quantidade de peso.

Da mesma forma, a resistência de uma peça impressa em 3D só existirá onde houver paredes para suportar o peso e o impacto. É exactamente por isso que aumentar o número de paredes dentro de uma peça impressa em 3D pode aumentar a resistência da estrutura.

Esta é uma estratégia especialmente útil quando se trata de peças impressas em 3D de maiores dimensões e com uma maior área de superfície.

Aumentar a espessura da parede

A espessura real das paredes utilizadas numa peça impressa em 3D determinará a quantidade de impacto e peso que uma peça pode suportar. Na maior parte dos casos, paredes mais espessas significam uma peça mais durável e resistente em geral.

No entanto, parece haver um ponto em que é difícil imprimir peças impressas em 3D quando as paredes são demasiado espessas.

A melhor parte de ajustar a espessura da parede é que a espessura pode variar com base na área da peça, o que significa que o mundo exterior provavelmente não saberá que engrossou as paredes, a menos que cortem a peça ao meio para a dissecar.

De um modo geral, as paredes extremamente finas serão bastante frágeis e não serão capazes de suportar qualquer peso exterior sem se desmoronarem.

Geralmente, as paredes com uma espessura de, pelo menos, 1,2 mm são duráveis e resistentes para a maioria dos materiais, mas eu recomendaria ir até 2 mm ou mais para um nível de resistência mais elevado.

A resistência dos materiais utilizados para criar peças 3D

As peças impressas em 3D só podem ser tão fortes quanto o material de que são feitas. Dito isto, alguns materiais são muito mais fortes e duráveis do que outros. É exactamente por isso que a resistência das peças impressas em 3D varia tanto.

Três dos materiais mais comuns utilizados para criar peças 3D incluem o PLA, o ABS e o PETG. Vamos então discutir o que é cada um destes materiais, como podem ser utilizados e quão fortes são realmente.

PLA (ácido poliláctico)

O PLA, também conhecido como ácido poliláctico, é talvez o material mais popular utilizado na impressão 3D. Não só é bastante económico, como também é muito fácil de utilizar para imprimir peças.

É por isso que é frequentemente utilizado para imprimir recipientes de plástico, implantes médicos e materiais de embalagem. Na maioria das circunstâncias, o PLA é o material mais resistente utilizado na impressão 3D.

Embora o PLA tenha uma impressionante resistência à tracção de cerca de 7.250 psi, o material tende a ser um pouco frágil em circunstâncias especiais, o que significa que é um pouco mais provável que se parta ou estilhace quando colocado sob um forte impacto.

Também é importante notar que o PLA tem um ponto de fusão relativamente baixo. Quando exposto a temperaturas elevadas, a durabilidade e a resistência do PLA enfraquecerão seriamente.

ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno)

O ABS, também conhecido como Acrilonitrilo Butadieno Estireno, não é tão forte como o PLA, mas isso não significa de todo que seja um material de impressão 3D fraco. De facto, este material é muito mais capaz de suportar impactos fortes, flexionando-se e dobrando-se frequentemente em vez de se estilhaçar completamente.

Dada a sua construção leve, mas com uma durabilidade impressionante, o ABS é um dos melhores materiais de impressão 3D que existem.

É por isso que o ABS é utilizado para fabricar praticamente qualquer tipo de produto no mundo. É um material bastante popular quando se trata de imprimir brinquedos para crianças como Legos, peças de computador e até segmentos de tubagem.

O ponto de fusão incrivelmente elevado do ABS também o torna capaz de suportar praticamente qualquer quantidade de calor.

PETG (Politereftalato de etileno modificado com glicol)

O PETG, também conhecido como Polietileno Tereftalato, é normalmente utilizado para desenvolver desenhos e objectos mais complexos quando se trata de impressão 3D. Isto porque o PETG tende a ser muito mais denso, mais durável e mais rígido do que alguns dos outros materiais de impressão 3D.

Exactamente por essa razão, o PETG é utilizado para fabricar muitos produtos, como recipientes para alimentos e sinalização.

Porquê utilizar a impressão 3D?

Se as peças impressas em 3D não fossem de todo resistentes, então não seriam utilizadas como um método de produção alternativo para muitos materiais e produtos.

Mas será que são tão fortes como os metais como o aço e o alumínio? Definitivamente não!

No entanto, são bastante úteis quando se trata de conceber novas peças, imprimi-las a um custo mais baixo e obter uma boa quantidade de utilização duradoura das mesmas. São também óptimas para peças pequenas e têm uma resistência à tracção geralmente decente, tendo em conta o seu tamanho e espessura.

O que é ainda melhor é o facto de estas peças impressas em 3D poderem ser manipuladas para aumentar a sua resistência e durabilidade geral.

Conclusão

As peças impressas em 3D são definitivamente suficientemente fortes para serem utilizadas para fabricar artigos de plástico comuns que podem suportar grandes quantidades de impacto e até mesmo calor. Na maior parte dos casos, o ABS tende a ser muito mais durável, embora tenha uma resistência à tracção muito inferior à do PLA.

Mas também é necessário ter em consideração o que está a ser feito para tornar estas peças impressas ainda mais fortes. Quando se aumenta a densidade de enchimento, se aumenta o número de paredes e se melhora a espessura das paredes, está-se a aumentar a resistência e a durabilidade de uma peça impressa em 3D.