Impressão 3D de alta velocidade com FDM
Equipamento de alta velocidade
A impressão 3D FDM (Fused Deposition Modeling) de alta velocidade se destaca como um avanço inovador na manufatura aditiva. Este método utiliza extrusão rápida de materiais termoplásticos, permitindo a construção acelerada, camada por camada, de designs intrincados. A impressão 3D de alta velocidade utiliza impressoras especializadas equipadas com mecanismos aprimorados, como bicos de alto fluxo e sistemas de aquecimento otimizados, facilitando a deposição rápida de material sem comprometer a qualidade de impressão.
Anteriormente, as impressoras 3D de mesa não podiam ultrapassar o limite de velocidade de impressão de 80 mm/s. As configurações usuais para largura do cordão e altura da camada limitavam o fluxo volumétrico a 6 mm³/s ou menos. No entanto, a recente introdução de impressoras 3D de alta velocidade nesta categoria de mercado desbloqueou o potencial para operar em velocidades nunca antes alcançadas na impressão 3D. Esta evolução oferece novas perspectivas para aproveitar essas velocidades de impressão sem precedentes. Esse processo reduz significativamente os tempos de produção, oferecendo uma fabricação eficiente de protótipos, peças funcionais e geometrias complexas. Sua velocidade incomparável melhora a produtividade em ambientes industriais, atendendo às demandas de profissionais que buscam soluções de fabricação rápidas e precisas em vários setores.
Filamento de alta velocidade
No entanto, a extrusão de filamentos padrão em equipamentos de alta velocidade pode não produzir os resultados esperados. Por isso, a melhor escolha para impressão de alta velocidade são os filamentos de alta velocidade. Esses materiais são meticulosamente projetados para atender às demandas de extrusão rápida e precisa de material e geralmente são compostos por termoplásticos avançados, incluindo PLA, ABS, PETG ou combinações especializadas projetadas para impressão rápida sem comprometer a integridade estrutural.
Os fabricantes projetam esses filamentos com tolerâncias específicas de diâmetro e redondeza consistente para garantir um fluxo de material suave e confiável durante a extrusão de alta velocidade. Além disso, certos filamentos incorporam aditivos ou reforços para melhorar propriedades como resistência, resistência ao calor ou flexibilidade, aspectos cruciais para produzir protótipos duráveis e funcionais ou peças de uso final em um ritmo acelerado. A seleção meticulosa de filamentos desempenha um papel fundamental na otimização do processo de impressão 3D de alta velocidade, fornecendo aos profissionais uma ampla gama de materiais para atender às suas necessidades específicas de aplicação.
Filamentos de suporte para impressão de alta velocidade
A evolução dos filamentos de alta velocidade tem sido impressionante, atendendo às demandas de extrusão rápida na impressão 3D. No entanto, o desafio persiste na falta de filamentos de suporte compatíveis capazes de sustentar essas velocidades de extrusão escalonadas. A disparidade na inovação entre os filamentos de alta velocidade e suas contrapartes de suporte dificulta a execução sem problemas de designs intrincados e limita o potencial de equipamentos e filamentos de alta velocidade ao ainda requerer baixas velocidades de impressão.
Abordar essa discrepância continua sendo fundamental para garantir um progresso holístico na impressão 3D de alta velocidade com FDM, instigando mais pesquisas e desenvolvimento para reduzir a lacuna entre a extrusão rápida de filamentos e as capacidades adequadas de material de suporte. Isso é exatamente para o que a BASF Forward AM e a Xioneer decidiram dedicar seus esforços.
BASF e Xioneer ajudam a reduzir a lacuna
BASF Forward AM, o proeminente fornecedor de materiais para impressão 3D, e Xioneer, um importante fornecedor de materiais de suporte solúvel, colaboraram para introduzir capacidades de impressão de alta velocidade usando seus materiais em impressoras de mesa. Através da utilização do sistema Raise3D Pro3 Hyper FFFTM, eles validaram com sucesso várias combinações de materiais de modelo e suporte. A utilização de suportes solúveis é um fator crucial para permitir flexibilidade no design de seus componentes e otimizar a produção ao minimizar a necessidade de trabalho manual durante a fase de pós-processamento.
Imagem 1: Tubo coletor impresso em 3D com material de suporte solúvel VXL 90 e material de modelo Ultrafuse ABS Fusion+. Fonte: Xioneer.
Essas validações confirmaram a viabilidade de velocidades de impressão de até 300 mm/s mantendo uma taxa de fluxo de até 30 mm³/s. Esse feito marca um avanço significativo, demonstrando uma produtividade cinco vezes maior do que a de sistemas de impressão 3D anteriores.
| Material Ultrafuse | Xioneer VXL 70 | Xioneer VXL 90 | Xioneer VXL 111 | Xioneer VXL 130 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Standard | PLA | ✓ | ✓ | ✗ | ✗ |
| PET | ✗ | ✓ HS | o | ✗ | |
| ABS | ✗ | ✓ HS | ✓ HS | ✗ | |
| rPET | ✗ | ✓ HS | o | ✗ | |
| PP | ✗ | ✗ | ✗ | ✗ | |
| Engenharia | PLA Tough | ✓ | ✓ HS | ✗ | ✗ |
| PLA PRO1 | ✓ | ✓ HS | ✗ | ✗ | |
| ABS Fusion+ | ✗ | ✓ HS | ✓ HS | ✗ | |
| ASA | ✗ | o | o | ✗ | |
| PA | ✗ | o | o | ✗ | |
| PC/ABS FR | ✗ | o | o | ✗ | |
| Flexível | TPU 85A | o | o | o | ✗ |
| TPU 95A | o | o | o | ✗ | |
| TPU 64D | o | o | o | ✗ | |
| TPS 90A | o | o | o | ✗ | |
| TPC 45D | o | o | o | ✗ | |
| Reforçado | PET CF15 | ✗ | ✓ HS | o | ✗ |
| PAHT CF15 | ✗ | ✓ HS | ✓ HS | ✗ | |
| PP GF30 | ✗ | ✗ | ✗ | ✗ | |
| PA6 GF30 | ✗ | o | o | ✗ | |
| PC GF30 | ✗ | o | o | o | |
| HT | PPSU | ✗ | ✗ | ✗ | ✗ |
Tabela 1: A compatibilidade dos materiais de suporte solúvel da Xioneer com os filamentos Ultrafuse da BASF para impressão 3D de alta velocidade com FDM. Fonte: BASF.
Combinações do material de suporte Xioneer VXL e o filamento Ultrafuse da BASF que são adequados para impressão de alta velocidade são marcados com "✓ HS". Materiais marcados com "✓" são válidos para uso em velocidades normais de extrusão. Combinações incompatíveis são marcadas com "✗" e combinações ainda a serem validadas são marcadas com "o".
Está em andamento uma pesquisa adicional para explorar combinações adicionais de materiais, programadas para implementação futura. Vale ressaltar que alcançar tais altas velocidades, especialmente na interface entre os materiais do modelo e de suporte, continua sendo inconcebível com qualquer material de suporte exceto o VXL, principalmente devido a problemas de adesão encontrados em altas velocidades.
