Tudo sobre nozzles de impressora 3D (I): Classificação e recomendações
Uma das grandes dúvidas que surgem aos utentes de impressão 3D é que diferenças há entre os diferentes tipos de nozzles disponíveis no mercado, qual utilizar na cada ocasião, e daí conselhos de uso e manutenção se devem considerar. Neste e mais dois artigos, tentaremos explicar e responder a todas essas perguntas que surgem sobre os nozzles ou boquilhas dos extrusores das impressoras 3D FDM/FFF.
Classificação dos nozzles de impressora 3D
À hora de classificar um nozzle teremos em conta duas das principais características: o material e o diâmetro de saída.
Diâmetro de saída
Dentro do diâmetro existem uma grande gama de medidas que vão desde 0.20 mm (embora já existem alguns nozzles de 0.15 mm e 0.10 mm) até 1.2 mm.
Material
Nozzles de Latão: É o material mais utilizado para as boquilhas de os extrusoras, como conta com uma grande condutividade e estabilidade térmica, além da sua facilidade de usinagem e preço económico. O seu inconveniente principal é o rápido desgaste ante materiais abrasivos que contêm fibras.
Imagem 1: Nozzle Latão E3D-Online. Fonte: E3D-Online
Nozzles de Aço Endurecido: Para solucionar este problema de rápido desgaste dos nozzles de latão, aparecem os nozzles de aço endurecido, sendo até 10 vezes mais resistentes ao desgaste e mantendo as mesmas qualidades. Como inconvenientes, estes nozzles apresentam uma menor transmissão de calor e, ao conter chumbo, não são recomendados para realizar peças que estejam em contacto com a pele nem com alimentos.
Imagem 2: Nozzle Aço Endurecido E3D-Online. Fonte: E3D-Online
Nozzles de Aço Inoxidável: Este material apresenta uma dureza superior ao latão e tem a vantagem de que não contém chumbo, material não permitido para a fabricação de peças que estejam em contacto com a pele ou alimentos. Por isto, os nozzles de aço inoxidável são os indicados para realizar impressões 3D com filamentos aprovados para essas aplicações para que assim as peças finais não percam a aprovação pela normativa FDA.
Imagem 3: Nozzle Aço Inoxidável E3D-Online. Fonte: E3D-Online
Nozzles Ruby: O Olsson Ruby é um nozzle especial, fabricado a partir de um nozzle de latão com uma ponta incorporada de rubi. Esta combinação é a ideal para ter uma temperatura estável, uma durabilidade quase infinita e uma precisão de impressão inigualable.
Imagem 4: Nozzle Olsson Ruby. Fonte: Olsson Ruby
Recomendações para selecionar a tua nozzle de impressora 3D
Uma vez apresentados os tipos de diâmetro de saída e materiais dos nozzles, a nossa recomendação é que, a cada utente selecione a sua nozzle em função das suas necessidades, considerando as seguintes pautas:
- Se utilizam-se materiais convencionais, como PLA o ABS e peças de tamanho intermédio o ideal é utilizar um Nozzle de Latão 0.40 mm. Se deseja-se fabricar peças de tamanho pequeno e com muito detalhe recomendamos um Nozzle de Latão 0.25 mm e para o caso contrário, para peças de grande tamanho um Nozzle de Latão 0.8 mm.
- Se utilizam-se materiais abrasivos que contenham fibras, como PLA Fibra de carbono dever-se-ia utilizar um Nozzle de Aço endurecido de 0.50 mm, nunca de menor diâmetro para evitar atascos no extrusor. Se realizam-se impressões 3D longas com materiais muito abrasivos, o nozzle recomendado é o Olsson Ruby.
- Se utilizam-se materiais aprovados para o contacto com a pele e os alimentos, a única boquilha compatível para manter esta qualidade é um Nozzle de Aço Inoxidável de 0.40 mm. Para peças de tamanho pequeno e com muito detalhe recomendamos um Nozzle de Aço Inoxidável de 0.25 mm e para o caso contrário, para peças de grande tamanho um Nozzle de Aço Inoxidável de 0.8 mm.
| Materiais convencionais |
Materiais abrasivos |
Materiais FDA |
|
|---|---|---|---|
| Tipo de nozzle | Latão | Aço endurecido Olsson Ruby |
Acero inoxidable |
| Diâmetro (mm) | 0.25 - 0.40 - 0.80 | 0.50 - 0.80 | 0.25 - 0.40 - 0.80 |
Tabela 1: Diâmetro de nozzle recomendado
Uma vez esclarecidos os tipos de nozzles, deve-se ter em conta a um parâmetro muito importante da configuração da impressão 3D que se vê afetado por este componente, como é a altura de capa. Este parâmetro é chave para conseguir a combinação correta entre acabamento e duração da impressão 3D.
Para começar, devemos saber que o valor máximo recomendado para a altura de capa é o 80 % do diâmetro de saída do nozzle que se utilize. Quanto menor seja a altura de capa, melhor será o acabamento superficial mas maior a duração da impressão e vice-versa. Na seguinte tabela mostrámos os valores da altura de capa recomendados e máximos para cara diâmetro de saída de nozzle.
| Diâmetro saída nozzle |
Altura capa máx. recomendada |
|---|---|
| 0.25 mm | 0.2 mm |
| 0.4 mm | 0.32 mm |
| 0.6 mm | 0.48 mm |
| 0.8 mm | 0.64 mm |
| 1 mm | 0.8 mm |
| 1.2 mm | 0.96 mm |
Tabela 2: Altura de capa máxima recomendada
Para que este parâmetro seja 100 % eficaz a nivelação e calibragem da base respeito de o nozzle deve ser exata. Podem visitar o nosso artigo "Nivelação e calibragem da base da impressora 3D" para ver como se realiza esse processo.
Nos dois seguintes artigos continuaremos com a temática dos nozzles, explicando quando se deve mudar o nozzle e como evitar e solucionar os atascos nele.
Não duvides em deixar as tuas recomendações ou consultas nos comentários.
Artigos relacionados
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Muchas gracias por tu apoyo y por comentar.
- Velocidad Recomendada
- Flujo
- Temperaturas
Muchas gracias !
Este artículo puede ayudarte a resolver algunas dudas sobre esos temas que comentas: "Dudas habituales sobre temperatura y velocidad de impresión de PLA y ABS".
No entendemos exactamente la problemática. De todos modos revisa que la configuración que tienes de impresión sea igual para las primeras capas que para el resto de impresión, ya que normalmente en el slicing se suelen emplear distinas configuraciones para las primeras capas.
Tengo entendido que incluso algunas boquillas de latón poseen plomo
Poseo una ENDER 3 Pro ¿Las boquillas son de latón (doradas), tienen este inconveniente de tener plomo?
Take a sample of soil from anywhere in North America and there will be detectable levels of lead present.
The State of California passed laws basically making garden dirt a toxic carcinogen.
The simple presence of lead in some piece of metal means next to nothing, unless that metal item is eroding into the pieces being made.
Suppose a brass nozzle (most alloys of brass have some detectable lead, where most alloys of steel do not!) with 0.001gram of lead is being used...how much brass would have to be worn away to end up as a dangerous concentration in a single printed part?
A lot!
The damage to the nozzle would be significant after one print...
Stainless steel, with the various alloys, is a different medical problem!
Iron, nickle, chromium and manganese are used to make stainless; medical implants cannot use nickle in ANY concentration!
Is there a nickle-free stainless nozzle out there?
Ask folks who have worked repairing medical equipment; the list of incompatible materials is long, and includes 'free machining brass'...up to 3% lead by weight!
I like the dept of the article, but Cali-fornication of facts distorted a few things.
Me?
Associates degree, biomedical equipment repair.
4+ years at major Hospital fixing everything between the wall-plates and the patient.
Thank you very much for your comment, at filament2print we love that you delve into the issues we are dealing with and that you contribute discussion that will make us all learn.
I would like to provide a little more information and another point of view on why steel and not brass nozzles should be used in medical printing.
The main problem does not stem from the metal alloys (at least not directly), but from wear and tear and derived by-products.
First of all, it should be pointed out that the toxicity mechanisms of lead and nickel are very different. The problem with lead is the bioaccumulation that produces serious poisoning that must be treated with chelating agents, while the main problem with nickel in implants is its ionic release that produces a phenomenon known as metallosis (it is not exclusive to nickel, it can also be caused by chromium, cobalt, molybdenum and even titanium ions) and that causes the revision of the prosthesis or implant.
In the case of lead, as you comment, the amount released is so low that it is highly unlikely that it can cause severe toxicity. And you are also correct that practically all steels contain considerable percentages of nickel, even surgical steels. I am not aware of the current state of US legislation, but in Europe as far as I know, the use of nickel-alloyed steels is authorized in implants (not in the case of components subjected to continuous wear such as acetabular components of hip replacement).
But, if lead from nozzles is not a problem and nickel can be, why is it more advisable to use steel?
The reason has to do with how the body reacts to the products derived from the wear of the nozzle.
I will try to explain it with an example:
Suppose we want to make an implant in 3D printing using a biocompatible and biodegradable plastic. We print one implant with a brass nozzle and another with a stainless steel one. We assume that both will contain micro and nano particles derived from the wear of the nozzle, however in the case of brass the quantity will be several orders of magnitude higher.
We implant both and they begin to biointegrate and biodegrade. During this process the metallic particles begin to be released (in higher concentration in the case of brass). Once exposed, brass particles quickly oxidize releasing ions, while stainless steel particles remain inert. And this is where the problem comes, the appearance of concentrations of metal ions in the environment of the implant (brass nozzle) can trigger an immune reaction that causes the rejection of the implant, while the stainless steel microparticles will have a bio-inert behavior (the probability that they erode or degrade to the point of releasing nickel ions is very low, and even in this case the amount of ions released would be negligible), so they will generally be eliminated by macrophages or precipitate and the organism will form a fibrotic capsule around it, so the chances of implant rejection will be very low.
Muchas Gracias