Pequenos detalhes e paredes finas. Limitações da tecnologia FDM

Ao conceber e preparar peças para impressão 3D, é muito importante ter em conta o limite de resolução do nosso equipamento. É aconselhável evitar elementos com um tamanho menor, uma vez que a qualidade de impressão destes elementos será muito baixa e, em muitos casos, o próprio software de laminação os omitirá.

Como conhecer o limite de resolução de uma impressora 3D FDM

Todas as impressoras FDM têm duas resoluções: uma para X e Y e uma para Z. A resolução X e Y depende directamente do bocal utilizado, no entanto, não corresponde exactamente ao diâmetro do bocal, mas à largura da extrusão.
Por exemplo, um bico de 0,4 mm produz geralmente uma largura de extrusão de 0,48 mm, pelo que a resolução nos eixos X e Y seria de 0,48 mm.
Os bicos mais pequenos aumentarão a resolução de impressão, enquanto que os maiores a reduzirão. Por exemplo, um bico de 0,25 mm atingirá uma resolução de 0,3 mm enquanto que um bico de 0,6 mm atingirá uma resolução de 0,72 mm.

A largura real de extrusão de uma impressora deve ser determinada praticamente através da medição da espessura de um perímetro impresso com um calibrador, no entanto, para uma impressora correctamente calibrada será aproximadamente 20 % maior do que o diâmetro do bico.

A resolução no eixo Y coincide com a altura da camada, pelo que pode ser variada durante a configuração da laminação.

Quando se fala de pequenos detalhes, devem distinguir-se dois tipos: paredes finas e pequenos detalhes.

As paredes finas são aquelas com uma espessura inferior à largura da extrusão, e por isso não podem ser impressas com uma simples extrusão.

Pequenos detalhes são aqueles que, apesar de estarem acima da resolução da impressora, são problemáticos quando se trata de fechar perímetros ou arrefecer, devido ao seu pequeno tamanho.

Como configurar a impressão de paredes finas durante a laminação

Note-se que, por defeito, todo o software de laminação omitirá no gcode quaisquer paredes com uma espessura inferior à resolução da impressora, pelo que a impressora não as imprimirá de todo.

Imagem 1: Parte com uma espessura de parede abaixo da resolução da impressora, antes e depois da laminação. Fonte: Elaboração própria.

No entanto, existe uma solução para evitar que o software omite estas paredes e tenta imprimi-las. A maioria dos laminadores tem um parâmetro que lhe permite definir a largura mínima de extrusão. Quando este parâmetro é definido para um valor inferior à largura de extrusão, o software tomará este valor como a resolução mínima e tentará imprimir qualquer tamanho de parede entre este valor e a largura de extrusão. Para tal, ajustará o fluxo de extrusão proporcionalmente.

É de notar que a definição de valores baixos para este parâmetro acarreta riscos. Imprimir a taxas de fluxo de extrusão inferiores ao óptimo pode levar a uma inconsistência de extrusão, a uma perda significativa de precisão e mesmo a falhas de impressão. Além disso, se a altura da parede for alta, há o risco de encurvar. É aconselhável realizar testes para determinar o valor mínimo que pode ser fixado com segurança. É também importante trabalhar com velocidades de impressão baixas.

Imagem 2: Paredes de 0,92 mm, 0,48 mm e 0,30 mm após a laminação. Fonte: Elaboração própria.

Como configurar a impressão de pequenos detalhes durante a laminação

Ao contrário das paredes finas, o software de laminação por defeito não omitirá a impressão de pequenos detalhes.
Isto pode ser problemático, uma vez que são estes elementos que apresentam o maior risco de fracasso.

Para minimizar o risco de falha é muito importante imprimir estes elementos a velocidades muito baixas e no caso de materiais como o PLA ou PETg utilizar ao máximo o ventilador de camadas.

No que diz respeito à configuração de pequenos detalhes, cada software trata-os de forma diferente. O único parâmetro comum que afecta este tipo de elementos é a redução da velocidade para camadas com um tempo de impressão muito baixo (15 - 45 s). Recomenda-se activá-lo sempre com um limiar de aproximadamente 30 s para ABS/ASA e 15 s para PLA e PETg.

Simplify3D permite-lhe definir um comprimento mínimo de extrusão para extrusões simples, pelo que quaisquer pequenos detalhes que exijam comprimentos de extrusão inferiores a este valor serão omitidos do laminado.

Ideamaker, ao contrário de outros laminadores, tem uma secção específica para pequenos detalhes. Esta função permite-lhe atribuir um diâmetro mínimo para detalhes e furos, e aplicar uma redução de velocidade para os mesmos.

Imagem 3: Secção de configuração com pequenos detalhes em ideamaker. Fonte: Raise3D.com

Considerações finais

Ao fazer um desenho para impressão FDM, é necessário conhecer a resolução máxima da impressora 3D com a qual será fabricada e tentar evitar elementos com dimensões próximas a este limite de resolução.

Caso seja necessário imprimir pequenos detalhes ou paredes finas, devem ser tidas em conta as seguintes dicas:

• Verificar a configuração da parede fina do laminador, bem como a função de pequenos detalhes, se disponível. Ajustes inadequados farão com que sejam omitidos do laminado e, portanto, não sejam impressos na parte final.
• Utilizar uma velocidade de impressão baixa. Se o laminador utilizado permitir reduzir a velocidade apenas para pequenos detalhes, esta função deve ser seleccionada, uma vez que evita um aumento excessivo do tempo de impressão. Se esta função não estiver disponível, é necessário reduzir a velocidade global de impressão. A redução dependerá do tipo de impressora, do material utilizado, da temperatura de impressão e da eficiência do ventilador de camadas, pelo que deve ser determinada de forma independente para cada caso individual.
• Arrefecer a peça o mais rapidamente possível para evitar deformações significativas das camadas.

Deve notar-se, contudo, que trabalhar abaixo da resolução óptima da impressora significa uma perda considerável de qualidade e um risco de falha parcial.