Impressão 3D com suportes

Uma das maiores limitações da tecnologia de impressão 3D FFF é a necessidade de imprimir cada camada sobre a anterior, sem a possibilidade de produzir pontes, cantilevers ou paredes com grandes declives.

Para ultrapassar isto, é comum utilizar estruturas de suporte impressas que servem de base de apoio para os elementos anteriores. Estas estruturas são conhecidas como suportes.

Imagem 1: Suportes em peças impressas em 3D. Fonte: 3DHubs

Partes dos suportes

Os parênteses são constituídos principalmente por quatro partes:

• Suporte: Esta é a estrutura que suporta as camadas de cantileveres.

• Suporte denso: As últimas camadas do suporte em contacto com a peça são chamadas de suporte denso. O seu nome deve-se ao facto de estas camadas terem uma densidade mais elevada do que o resto do suporte. Este é um parâmetro opcional que melhora o suporte da peça ao proporcionar uma superfície de contacto maior, sem aumentar significativamente o custo do material.

• Separação horizontal: Este é o espaço entre as paredes laterais do suporte e as da peça de trabalho. Impede que a peça de trabalho adira lateralmente aos suportes.

• Separação vertical: Este é o espaço entre a face superior do suporte e a peça de trabalho.

Tipos de suportes

Dependendo do material em que são fabricados, os suportes podem ser classificados como solúveis ou não solúveis. No caso de impressoras com um único extrusor, os suportes devem ser sempre produzidos no mesmo material que a peça. No caso de extrusores duplos, os suportes podem ser produzidos num material diferente do material da peça. Nestes casos, é comum utilizar um material solúvel em solvente em que a peça não solubiliza (ver filamentos pós solúveis para suporte).

Parâmetros de configuração dos suportes

A utilização de material solúvel ou não solúvel irá condicionar a configuração dos suportes, pelo que é muito importante conhecer os diferentes parâmetros e como estes afectam o comportamento dos substratos.

Cada software de laminação pode incluir os seus próprios parâmetros que não estão disponíveis noutros programas, pelo que é aconselhável consultar o manual do software que está a ser utilizado. Contudo, há uma série de parâmetros que são comuns a todos eles e que permitem que qualquer tipo de substrato seja configurado:

• Limiar de suporte ou saliência: Este é o ângulo máximo de parede a partir do qual serão gerados suportes. Os valores entre 30 e 60 são geralmente utilizados. As pequenas alturas de camadas permitem a impressão de declives mais altos sem suportes, enquanto que as grandes alturas de camadas podem requerer suportes mesmo com declives pequenos.

• Tipo/Padrão de infill: O infill é configurado como uma estrutura de baixa densidade. Os padrões que podem ser seleccionados são semelhantes aos utilizados no infill da peça. Unidireccionais (linhas) serão mais rápidas e fáceis de remover, embora possam ser menos estáveis em partes altas, enquanto que bidireccionais (grelhas) proporcionam maior estabilidade mas podem ser mais difíceis de remover, especialmente em pequenos buracos.

• Densidade do suporte: Esta é a razão entre o espaço vazio e o material do suporte. Uma densidade mais elevada produz substratos mais estáveis, mas à custa de custos de material mais elevados e dificuldade na sua remoção. Os valores abaixo de 30% são normalmente utilizados.

• Número de camadas de suporte denso: Este é o número de camadas em contacto com a peça e que terão uma densidade mais elevada do que o resto do suporte. É aconselhável utilizar pelo menos 3.

• Densidade de suporte denso: Esta é a densidade das últimas camadas de suporte em contacto com a peça. Valores superiores a 30% são geralmente utilizados para suportes não solúveis e superiores a 80% para suportes solúveis.

• Separação vertical: Esta é a distância entre a última camada do suporte e a primeira camada da peça. Geralmente, o equivalente a uma camada é utilizado quando são utilizados suportes não solúveis e zero quando são utilizados suportes solúveis.

En el caso de impresoras con doble extrusor, es posible seleccionar diferentes extrusores para el soporte y para el soporte denso. Esto es de gran ayuda para ahorrar material soluble (habitualmente con un coste superior) y tiempo a la hora de solubilizar los soportes. Para ello es recomendable seleccionar el mismo extrusor que imprime la pieza para el soporte, y el extrusor con material soluble únicamente para el soporte denso. De esta forma, al disolver esta interfaz, el resto del soporte se desprende fácilmente de la pieza sin necesidad de disolverlo. Con esta configuración es recomendable emplear al menos 5 capas de soporte denso con una separación igual a cero.

Problemas comuns com suportes solúveis

Os materiais solúveis, e especialmente os solúveis em água, são muitas vezes mais difíceis de imprimir. Alguns dos problemas comuns são:

• Humidade: Isto diz respeito apenas a materiais solúveis em água. Tais materiais são particularmente sensíveis à humidade, pelo que devem ser armazenados em condições adequadas. Além disso, é aconselhável utilizar caixas herméticas ou dessecantes durante a impressão, uma vez que podem hidratar dentro de poucas horas. A consequência mais comum de um suporte de filamento húmido é o entupimento no hotend.

• Má aderência: É muito importante seleccionar um material de suporte compatível, não só para a temperatura mas também para a aderência. Ao imprimir um cantilever, o suporte serve de base, pelo que uma má aderência causará uma falha com consequências semelhantes às causadas por problemas de aderência na base de impressão. No caso de filamentos solúveis em água, a humidade também causa uma perda de aderência do material, o que é particularmente comum com o PVA.

• Entupimento: Como mencionado acima, uma das principais consequências de um suporte de filamentos húmidos são os entupimentoss, mas não é a única causa. Manter o hotend a altas temperaturas sem imprimir durante muito tempo também pode causar encravamentos. Portanto, quando as mudanças de extrusor não são frequentes, é aconselhável reduzir a temperatura do extrusor inactivo em 30 °C.

Nota: Este guia aborda conceitos de uma forma geral e não se concentra numa marca ou modelo específico, embora possam ser mencionados em algum momento. Pode haver diferenças importantes nos procedimentos de calibração ou ajuste entre diferentes marcas e modelos, pelo que se recomenda que o manual do fabricante seja consultado antes da leitura deste guia.