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Uma das principais barreiras que a impressão em resina 3D sempre teve quando implementada a nível industrial tem sido a limitada variedade de materiais disponíveis. Originalmente, os únicos materiais disponíveis eram resinas baseadas em oligómeros acrilatos, geralmente de baixo peso molecular, que se destacavam pela sua elevada fragilidade e fracas propriedades mecânicas e térmicas. Devido a isto, a impressão em resina 3D foi sempre relegada para segundo plano na produção de componentes funcionais e protótipos, em favor de tecnologias de impressão 3D de base termoplástica, tais como FDM ou SLS.
No entanto, nos últimos anos, isto mudou drasticamente. O aparecimento de novas resinas técnicas com propriedades avançadas e desenvolvidas especificamente para certas aplicações profissionais chamou a atenção de muitas indústrias para esta tecnologia. Combinada com o aparecimento de novas tecnologias de impressão 3D baseadas em resina, como o LED-LCD, que conseguiram reduzir os custos e aumentar significativamente a velocidade de impressão, esta é uma alternativa viável, que pode mesmo ultrapassar o FDM e o SLS em algumas áreas de aplicação.
Estas resinas técnicas podem ser classificadas em três grupos, dependendo do campo em que estão concentradas:
A indústria da joalharia tem sido historicamente a primeira a implementar a impressão em resina 3D. Isto deve-se à alta resolução oferecida por esta tecnologia, capaz de produzir pequenos modelos à escala 1:1 com acabamentos de alta qualidade.
Embora as resinas padrão sejam amplamente utilizadas para a produção de modelos, o que significou um antes e um depois foi o aparecimento de resinas fundíveis ou "castables" de alta qualidade. Estas resinas destacam-se porque quase não deixam qualquer resíduo durante a calcinação, o que as tornou um substituto perfeito para os modelos de cera originalmente utilizados na fundição.
Graças a isto, é possível imprimir directamente a árvore de fundição, sem necessidade de fazer moldes para produzir os mestres de cera ou montar manualmente as árvores, o que reduz as etapas manuais e automatiza o processo.
Em geral, este tipo de resina pode incluir uma percentagem de cera líquida na sua composição que se destina a remover qualquer resíduo de cinzas, produzindo um molde limpo, adequado para uma fundição de qualidade. Uma maior percentagem de cera produzirá uma calcinação mais limpa, e com menos resíduos, no entanto, pode afectar a precisão da impressão. Além disso, este tipo de resina é normalmente caracterizado por um coeficiente de expansão muito baixo.
Existem actualmente múltiplas opções de resinas de queima de alta qualidade no mercado que são compatíveis com SLA, DLP ou LED-LCD. A combinação de baixo resíduo, baixa expansão térmica e alta precisão é realçada pelas resinas Formlabs "Castable Wax" com 20% de cera ou ZWax Purple com 10% de cera e compatível com as impressoras DLP e LED-LCD.
Juntamente com a joalharia, o sector dentário foi um dos primeiros a adoptar a impressão em resina 3D, e é agora o sector de crescimento mais rápido com a mais vasta gama de materiais.
As resinas dentárias podem geralmente ser agrupadas em quatro categorias, de acordo com a sua aplicação:
Estas são resinas que não foram concebidas para estar em contacto com o paciente. São geralmente utilizados para a produção de modelos de pacientes nos quais o profissional dentário ou médico pode trabalhar a fim de planear intervenções ou testar elementos como coroas ou pontes. São semelhantes em composição às resinas padrão e destinam-se principalmente a ter uma alta precisão e resolução, bem como um baixo custo de produção.
É também importante nestas resinas que tenham certas qualidades estéticas, distinguindo dois grupos:
Estas resinas destinam-se ao fabrico de retentores e talas, pelo que, para além de terem pelo menos biocompatibilidade de classe IIa, devem ter uma excelente resistência ao desgaste e à fractura.
Outra característica comum é que normalmente apresentam uma elevada transparência, principalmente por razões estéticas.
Para além da produção de retentores e talas, são amplamente utilizados no fabrico de guias cirúrgicas devido à sua boa compatibilidade e excelentes propriedades mecânicas. Alguns fabricantes como a Formlabs incluem uma resina específica para esta aplicação, como a resina Dental Surgical Guide, que proporciona maior flexibilidade.
É possível encontrar resinas desenvolvidas para a produção de talas e retentores compatíveis com SLA, tais como Formlabs Dental LT, bem como DLP e LED-LCD, tais como Dental Clear da Harzlabs.
Estas são resinas utilizadas para produzir pontes, coroas, restaurações e folheados temporários. Devem ser biocompatíveis e fornecer um acabamento semelhante ao dos dentes originais.
Para fornecer este acabamento em geral, são utilizados componentes cerâmicos e manchas que fornecem tonalidades dentro da escala VITA.
Uma vez impressas, estas resinas podem ser polidas e tingidas com revestimentos fotopolimerizáveis para obter o acabamento ideal para cada paciente.
Destacam-se a resina Temporary CB da Formlabs, disponível em quatro tonalidades VITA (A2, A3, B1 e C2) e a resina Dental Sand da Harzlabs, disponível nas tonalidades A1 e A2.
Resinas Calcináveis
Resinas semelhantes às utilizadas na joalharia. Neste caso, a necessidade de produzir o mínimo possível de resíduos é ainda mais crítica.
São utilizadas principalmente na produção de modelos para o fabrico de implantes dentários por fundiçao. Destaca-se a resina Harzlabs Dental Cast, com um resíduo inferior a 0,1 %.
O sector industrial e de engenharia foi sempre o mais relutante em implementar a impressão em resina 3D. Isto deve-se principalmente ao facto de, a nível mecânico e térmico, as resinas não poderem competir com os materiais de engenharia disponíveis para o FDM ou as poliamidas utilizadas no SLS.
Embora isto ainda hoje seja verdade, nos últimos anos, os avanços nos materiais e o surgimento de novas resinas de engenharia estão a fechar o fosso entre as diferentes tecnologias de impressão 3D. Existem três grupos de resinas de engenharia:
Resinas com propriedades mecânicas melhoradas
Estas são resinas desenvolvidas com o objectivo de proporcionar menor fragilidade e maior módulo do que as resinas padrão. Enquanto as resinas padrão como a Harzlabs Basic Resin oferecem uma resistência à tracção de 20 MPa, as novas resinas de engenharia como a Ultracur3D RG50 da BASF fornecem até 68 MPa, três vezes a resistência à tracção. Esta resistência à tracção é ainda superior à fornecida pelos filamentos de ABS e próxima de materiais como o nylon reforçado com carga.
Também apareceram resinas de engenharia com outras propriedades específicas, tais como resinas de alta resistência ao desgaste ou resistentes ao impacto.
Entre as resinas com alta resistência ao impacto, destaca-se a linha BASF Ultracur3D High Impact. Estas resinas fornecem uma resistência à tracção de 50 MPa com uma deformação de ruptura de 56%, um módulo de flexão de 1700 MPa e uma resistência ao impacto de 1,39 J/m2. Isto torna-os ideais para a produção de componentes mecânicos e protótipos funcionais.
Resinas com propriedades térmicas melhoradas
A resistência térmica sempre foi um dos pontos fracos das resinas de impressão 3D. Em geral, todas as resinas têm temperaturas de amolecimento entre 50°C e 80°C.
Actualmente, o fornecimento de resinas para aplicações a altas temperaturas é muito limitado, sendo a resina High Temp da Formlabs a mais importante. Trata-se de uma resina capaz de suportar temperaturas até 142 ºC uma vez curada (sob uma carga de 0,45 MPa). A principal vantagem desta resina é que é possível aumentar a sua resistência térmica para 238 ºC, aplicando um tratamento térmico às peças que consistem num aquecimento a 60 ºC durante uma hora e depois a 160 ºC durante uma hora e meia.
Resinas flexíveis e elásticas
Uma das principais desvantagens das resinas de impressão 3D sempre foi a sua elevada fragilidade, uma propriedade não desejada na engenharia. É por isso que o aparecimento nos últimos anos de resinas flexíveis e elásticas tem sido uma revolução.
Actualmente existem múltiplas opções tanto para SLA como para LED-LCD. Em SLA, destacam-se as resinas Flexible 80A e Elastic 50A. Flexível 80A é uma resina com uma alta flexibilidade, que apresenta uma deformação de ruptura de 120 % e uma dureza de 80 Shore A, enquanto que o Elástico 50A é uma resina com uma boa elasticidade, uma deformação de ruptura de 160 % e uma dureza de 50 Shore A.
No entanto, um dos mais importantes avanços neste tipo de material é a nova linha de resinas flexíveis e elásticas da BASF. Estas são resinas baseadas em oligómeros uretano-acrilatos, que oferecem a maior flexibilidade e elasticidade entre as resinas actualmente disponíveis. A resina BASF Ultracur3D FL300, por exemplo, com uma dureza de apenas 37 Shore A, proporciona uma deformação de ruptura de até 306 %.
Nos últimos anos, o fornecimento de materiais para impressão de resina 3D tem crescido exponencialmente, incluindo novos materiais com propriedades que coincidem e mesmo, em alguns casos, excedem as fornecidas pelos termoplásticos para FDM. Isto, aliado ao facto de a impressão em resina 3D fornecer isotropia superior à FDM, torna-a uma opção viável em muitas aplicações industriais e de engenharia.
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