Impressão 3D com resina: tecnologias e limitações
Historicamente, a impressão 3D de resina apresentava duas importantes limitações que exerciam de barreira primeiramente em aplicações industriais. Por um lado, a escassa disponibilidade de materiais técnicos e funcionais reduzia consideravelmente o número de aplicações onde a resina supunha uma vantagem em frente à impressão FDM, por outro, a reduzida velocidade de impressão proporcionada pela tecnologia SLA provocava que o seu uso em pequenas produções não fosse viável.
Nos últimos anos, o desenvolvimento da impressão 3D de resina cresceu exponencialmente obrigado, em grande parte, ao aparecimento da tecnologia LED-LCD. Esta tecnologia propiciou o aparecimento de equipas mais económicos e consideravelmente mais rápidos graças à capacidade de expor toda a superfície da cada capa de forma simultânea.
O acréscimo da presença de equipas de impressão 3D de resina nas empresas serviu à sua vez para que alguns grandes fabricantes centrassem os seus esforços no desenvolvimento de novos materiais funcionais e de qualidade.
Estes dois fatores provocaram que a dia de hoje a impressão 3D de resina LED-LCD seja uma tecnologia madura com um grande potencial em múltiplos campos da indústria.
Tecnologia LED/LCD e LSPc
A tecnologia LED-LCD consiste em expor capas completas empregando uma matriz led capaz de proporcionar uma iluminação homogénea em conjunto com um painel LCD monocromático que serve de máscara mediante a abertura seletiva de pixels, o que fez com que também se conheça esta tecnologia como SLA mascarado (mSLA).
Video 1: Funcionamento das tecnologias SLA, DLP e LED-LCD. Fonte: SprintRay.
A capacidade para expor toda uma capa simultaneamente faz com que esta se possa curar em uns poucos segundos e que além disso o tempo de impressão dependa unicamente da altura de fabricação e não do número de peças. Isto faz com que seja muito competitiva em frente à tecnologia SLA, onde os tempos aumentam consideravelmente não só em função da altura de fabricação, senão também em função do número de peças e o seu tamanho.
No entanto, até agora, tanto as tecnologias SLA e LED-LCD apresentavam uma limitação comum: a transição entre capas requeria uns movimentos de baixa velocidade destinados a descolar a peça do tanque. Este facto provocava que em muitos casos os tempos de transição entre capas chegassem a ser maiores que os tempos de exposição.
A tecnologia LSPc patenteada por Nexa3D e implementada na impressora XiP mudou este paradigma permitindo uma impressão contínua com tempos de transição mínimos entre capas e rompendo a barreira de velocidade que existia até agora nas tecnologias LED-LCD e SLA.
Imagem 1: Componentes da tecnologia LSPc de Nexa 3D. Fonte: Nexa3D.
Esta tecnologia baseia-se no uso de uma membrana autolubricada que permite mudanças de capa praticamente instantâneos, proporcionando velocidades de impressão até 40 vezes maiores que os proporcionados por impressoras SLA do seu mesmo segmento.
Video 2: Demonstração em tempo real da tecnologia Nexa3D LSPc. Fonte: Nexa3D.
Além disso, as membranas LSPc de Nexa3D oferecem uma maior transmitancia e uma refração quase nula, em comparação aos FEP empregados tradicionalmente, o qual unido a um conjunto LED de alta homogeneidade e um painel LCD de alta resolução, permitem alcançar resoluções maiores às proporcionadas pela tecnologia SLA e precisões similares.
Disponibilidade de materiais técnicos e funcionais
O aparecimento de novos fabricantes e o desenvolvimento de novas resinas técnicas e funcionais provocou que qualquer impressora 3D de resina destinada a um uso profissional deva cumprir idealmente com dois requisitos: A disponibilidade de materiais técnicos e funcionais de qualidade corretamente parametrizados e otimizados, bem como permitir empregar novos materiais ou alternativas de outros fabricantes.
Nexa3D cobriu estes dois requisitos permitindo o uso de parâmetros abertos nas suas impressoras 3D e criando uma ecossistema completo que inclui materiais funcionais de alta qualidade produzidos por alguns dos mais reputados fabricantes como BASF ou Henkel.
Imagem 2: Comparativa de materiais técnicos de Nexa3D. Fonte: Nexa3D.
XiP inclui atualmente um catálogo em expansão a mais de 20 materiais diferentes entre os que se incluem materiais de uso geral, materiais funcionais e materiais dentais.
Entre os materiais para uso geral encontram-se alguns como xModel15 e xModel35, destinados a produzir modelos que requeiram excelentes acabados e uma elevada estabilidade dimensional.
Video 3: Impressão de alta precisão com xModel15. Fonte: Nexa3D.
Na gama de resinas funcionais encontram-se múltiplas opções de materiais destinados a cobrir as aplicações industriais mais exigentes como xPEEK147, um material com um módulo de tração de e flexão superior aos 3 GPa e uma temperatura de reblandecimiento acima dos 200 ºC.
Imagem 3: Formas de injeção fabricados com resina xPEEK147. Fonte: Nexa3D.
Também estão disponíveis outros materiais que servem de alternativa aos empregados em outras tecnologias de impressão 3D mais comuns na indústria, como xPP405, ou xABS3843, alternativas ao PP e ABS respetivamente.
Imagem 4: Componente funcional de automoción produzido com xABS3843. Fonte: Nexa3D.
Finalmente estão disponíveis também, entre outros, materiais flexíveis com elongaciones a rompimento de até o 159 %, como o xFLEX402 ou o xFLEX475.
A combinação perfeita para a indústria
As impressoras Nexa3D XiP combinam todas as características necessárias para se converter em um das melhores equipas de impressão 3D para meios industriais.
Video 4: descrição da impressora XiP. Fonte: Nexa3D.
O seu custo competitivo e rapidez de impressão de até 18 cm/h permitem uma rápida volta do investimento, enquanto a alta disponibilidade de materiais funcionais completamente otimizados permite começar a produzir peças de qualidade desde o primeiro momento. Além disso a possibilidade de empregar parâmetros abertos garante a possibilidade de usar os últimos materiais disponíveis ou materiais de outros fabricantes, aumentando a competitividade tanto em custo como em qualidade ou inovação.
