Por mais que o campo de impressão 3D tenhas suas complexidades, a teoria por trás dela é bastante simples. Ao invés de remover material até se chegar a um formato desejado (o mais conhecido como manufatura de remoção), a impressão 3D visa adicionar o material, camada por camada, até se chegar ao formato desejado (o que a leva a ser conhecida como manufatura aditiva).
Como comentamos no artigo “História da Impressão 3D – Origem, desenvolvimento e perspectivas futuras”, por mais que pareça ser muito recente, a impressão 3D já tem uma longa história, e que apresenta um crescimento mais exponencial nos últimos anos, chegando a entregar soluções para áreas nunca imaginadas.
Conforme a tecnologia se torna mais popular, mais materiais e métodos de fabricação são desenvolvidos, tudo visando oferecer mais inovação, e popularizar a manufatura aditiva, para tornar os equipamentos e suprimentos mais acessíveis, baratos, rápidos e sustentáveis.
Os Mais Populares
Dentro da impressão 3D, uma variedade de materiais é utilizada, dependendo da aplicação e da tecnologia empregada. Aqui estão alguns dos principais materiais usados:
Polímeros
Os plásticos poliméricos são os materiais mais comuns para impressão 3D, podendo ser aplicados em vários contextos por sua grande versatilidade.
Geralmente, são apresentados de duas formas: filamentos ou resinas. A aplicação vai depender totalmente da tecnologia empregada para a impressão 3D. Os filamentos são grandes fios plásticos que são fundidos enquanto passam pela extrusora, sendo depositados, camada por camada, até formar um perfil desejado. Já a resina geralmente está líquida em um tanque e é exposta à luz, que faz a cura do material, camada por camada, até chegar ao formado desejado.
Qual a maior diferença entre eles? Os filamentos são usados para grandes peças e que precisam ser resistentes, enquanto a resina é mais aplicada a peças menores com mais detalhes.
Os materiais mais comuns para filamentos são:
- ABS: quando o assunto é resistência ao impacto, absorção de choque e flexibilidade, o acrilonitrila butadieno estireno é aplicado. Usado em tecnologias como FDM, é ideal para peças funcionais e protótipos, como peças Lego, capacetes de bicicleta, cabeças de tacos de golfe e até estruturas internas complexas de instrumentos musicais.
- PLA: sendo um plástico biodegradável, o ácido polilático é o mais aplicado para impressão 3D, pois possui muitos benefícios como baixo ponto de fusão, pouca expansão, com boa adesão, além de ser leve e ter boa resistência. Sendo aplicado em tecnologias como FDM (Fused Deposition Modeling – Modelagem por Deposição Fundida), é popular para prototipagem rápida e objetos decorativos.
- PETG: relacionado ao tereftalato de polietileno de garrafas de água e refrigerante, mas modificado com glicol, esse material possui alta resistência, flexibilidade e resistência à temperatura. Combinando a facilidade de uso do PLA com a resistência do ABS, também usado em FDM, é adequado para embalagens e componentes que exigem transparência e resistência a impactos.
Já as resinas, são usadas em tecnologias como Estereolitografia, DLP (Digital Light Processing – Processamento Digital de Luz) e MSLA (Masked Stereolithography – Estereolitografia mascarada), sendo as mais comuns:
- Fotossensível: pensando em impressão de alta precisão, esse material deve ser usado por sua fluidez líquida boa e características instantâneas de cura da luz. Ele tem aparência suava após a moldagem e pode ser transparente, além de baixo odor e componentes irritantes baixos. Pode ser aplicado para produtos automotivos, médicos e eletrônicos.
- Epóxi: por ter um teor de cinzas muito baixo, pode ser usado em sistemas de camada de mofo, e não contém metal pesado, por isso pode ser usado para fabricar molde de fundição extremamente preciso e rápido.
- Borracha: por sua característica elástica, dureza, resistência ao rasgo e resistência à tração, esse material é aplicado para produtos que exigem resistência ao deslize ou superfícies suaves, sendo aplicados principalmente em produtos eletrônicos, bens de consumo, equipamentos médicos, decoração de interiores, automóveis etc.
Os Inovadores
Com o avanço da tecnologia, e com o aumento da necessidade de inovação e entrega de produtos para diferentes fins no mercado, os materiais plásticos não podem ser aplicados para alguns determinados fins, o que abriu espaço para outras ligas de materiais.
Materiais Metálicos
Sendo um dos primeiros materiais usados para impressão 3D, o metal é um material versátil, por permitir a criação de diferentes ligas, porém é um material mais difícil de trabalhar, por precisar ser aquecido a uma alta temperatura ou de uma força muito maior para ser passado pelo bico da extrusora.
Aplicados em tecnologias como SLS (Selective Laser Sintering – Sinterização Seletiva a Laser) ou DMLS (Direct Metal Laser Sintering – Sinterização Direta de Metal a Laser), com ligas como de titânio, aço inoxidável e ligas de alumínio, graças a sua alta resistência, resistência à corrosão e leveza, como na liga de titânio, pode ser aplicado na indústria aeroespacial e médica.
Por exemplo, a NASA usou a manufatura aditiva para fabricar uma bomba de combustível de foguete. Na área médica, é o material ideal para substituição de ossos ou articulações. Também, existe a possibilidade de aplicar para adornar a parte externa do corpo, onde designers e clientes podem criar joias únicas.
Compósitos
Sendo combinações de diferentes materiais para obter propriedades únicas, como maior resistência e leveza, os compósitos são um dos superpoderes da impressão 3D, usando materiais que imitam mármore, cerâmica e madeira. Essa é uma ótima opção para impressão com fins estéticos.
No caso da madeira, por exemplo, os filamentos são cerca de 70% PLA com 30% vindos de serragem ou fibras de madeira.
Concreto
Trazendo inovações impressionantes para a área de construção, o concreto tem se apresentado como o solucionador. Apesar dos desafios em se encontrar e formular uma liga ambientalmente correta, suficientemente resistente, além da capacidade de ajustar e aderir camada por camada, esse material tem sido usado desde a concepção de maquetes até a construção de pontes em parques e edifícios.
Em Dubai, um prédio com 640m² e 9,5 metros de altura foi construído usando impressão 3D. A Prefeitura de Dubai espera que, até 2030, 25% de todas as construções da cidade sejam erguidas via impressão 3D.
As habitações impressas em 3D economizam tempo e dinheiro, o que permitirá socorrer cidades em casos de emergência, além de exigir menos deslocamento de material, transformando a construção ainda mais sustentável.
O Dia de Amanhã
Graças a sua versatilidade, a impressão 3D tem sido aplicada em diferentes áreas. Algumas já foram citadas aqui, e ainda temos outras como educação, alimentícia, arquitetura, odontológica, sem contar a quantidade quase infinita de bens de consumo.
Conforme mais tecnologias e matérias surgem, a manufatura aditiva vai se tornando mais acessível ao público geral, gerando ainda mais possibilidades de inovação, entregando rapidamente produtos com alto nível de eficiência, num mundo em que buscamos soluções cada vez mais rápidas e baratas.
Sendo assim, o dia de amanhã tem chegado cada vez mais rápido e, assim como os pioneiros abriram caminho para a aplicação de materiais como polímeros, metais e compósitos na impressão 3D, hoje já temos desbravadores, em seus pequenos laboratórios ou garagens, fazendo testes para uso de aerogel, grafeno, nanotubos de carbono, tecidos embutidos em eletrônicos ou algum material ou substância que ainda se tornará comum.
