Que diâmetro de filamento é melhor: 1.75 mm ou 3 mm?

O seguinte artigo trata de esclarecer as diferenças entre os filamentos de diâmetro 1.75 mm e 3 mm (entende-se por filamento de 3 mm o desse mesmo diâmetro e o de 2.85 mm), uma dúvida que costumam ter muitos dos utentes de impressão 3D antes de adquirir uma impressora 3D.

Muitas impressoras 3D professionais e industriais (la maioria utilizam um Sistema Bowden para reduzir o momento de inércia, gerado pelo peso dos motores, no eixo do HotEnd e assim ter mais precisão de impressão) utilizam filamento de 3 mm de diâmetro. 

Uma das coisas pela que se utiliza 3 mm e não 1.75 mm neste tipo de máquinas, é porque o motor do extrusor tem que trabalhar muito menos. A seguir explicamos por quê:

Se se supõe que em condições teóricas uma impressora 3D com o pinhão desloca um filamento com um raio R=10 mm, ao girar 10 voltas com um filamento de 1.75 mm (por exemplo PLA 1.75 mm) deslocaria 1511.29 mm³ de volume de plástico. Para deslocar esse mesmo volume com um filamento de 3 mm (por exemplo PLA 3 mm), o pinhão da extrusora só precisaria dar 3.4 voltas.

Agora fazemos as operações anteriores de forma inversa para obter as voltas que deve girar o mesmo pinhão do motor do extrusor com um filamento de 3mm:

Esta redução favorece à hora de realizar impressões 3D de longa duração, já que com o filamento de 1.75 mm os motores podem chegar a superaquecer pelos movimentos rápidos que precisa fazer para empurrar e retrair o material, perder passos e arruinar toda a peça que estava a ser impressa. Outra vantagem de ter menos avanço de filamento é que o pinhão marca menos quantidade de filamento à hora de fazer as retrações.

Imagem 1: Aprecia-se a diferença de longitude marcada pelo motor do extrusor para extruir a mesma quantidade de volume para o filamento de 1.75 mm e 3 mm

À hora de utilizar materiais flexíveis (Filaflex ou TPU) frágeis (Lay-Woo3D) o filamento de 3 mm tem a vantagem de ser mais resistente à flexão que o mesmo filamento em 1.75 mm. Além disso, graças a essa resistência, o material permanece mais tenso à hora de enrolalo, o que ajuda aos fabricantes a conseguir bobinas com um alinhado quase perfeito e livre de sobreposições.

Nos inícios o filamento era de 3 mm pela facilidade de fabricar nessa medida com uma tolerância aceitável, mas à medida que a tecnologia evoluiu, os grandes fabricantes de impressoras 3D demandaram o altero para 2.85 mm (nº 4 polegada) por ser uma medida regular no mundo da fabricação industrial, na que existem ferramentas desse diâmetro e muito precisas.

Esta mudança também favorece às impressoras 3D com Sistema Bowden, já que estes sistemas utilizam canos PTFE de 1/8" (3.175 mm) de diâmetro interior, pelo que se se usa um filamento de 3 mm com uma tolerância ±0,05 (cuidado com os filamentos de baixa qualidade que podem chegar a ter zonas de 3.2 mm) o material pode que se deslize muito justo pelo cano PTFE, provocando uma alta fricção que provocará saltos no extrusor ou inclusive um geléia total. Isto só costuma ocorrer com filamentos de baixa qualidade que não cumprem com a tolerância que indica o fabricante.

Com o Sistema Directo o filamento introduz-se no HotEnd de forma imediata e por tanto não ocorre esse problema, sendo indiferente a utilização de 2.85 mm ou 3 mm. Esta medida de 3mm também é favorável para a utilizar com diâmetros de nozzle maior do normal (0.8 mm, 1 mm, 1.2 mm ou mais) ao poder ter um bom controlo de material entre a entrada e a saída da boquilha. Como é evidente, com um nozzle de diâmetro inferior ao habitual (0.35 mm, 0.3 mm, 0.25 mm ou menos) o utilizar um filamento de 3mm é um inconveniente ao estar obrigado a utilizar uma baixa velocidade de extrusão, que pode dar como resultado restos de material na peça. No caso anterior a melhor opção é utilizar filamento de 1.75 mm que em combinação com diâmetros de nozzle pequenos é possível conseguir modelos muito pequenos e com muito detalhe.

Imagem 2: Sistema Bowden de Tumaker Voladora

Imagem : Sistema Directo de Mendel Max XL

Este diâmetro de 1.75 mm, ao apresentar menos resistência à flexão, precisa menos pressão para ser deslocado pelo extrusor, o que implica um desenho de extrusor mais simples que para o filamento de 3 mm, uns componentes eletrónicos mais simples e poder ser utilizado em qualquer impressora 3D com qualquer tipo de extrusor sem maior dificuldade (não confundir com qualquer tipo de sistema de acionamento).

Como conclusão final a este artigo e tendo em conta que não se trata de um assunto trivial, podemos chegar a afirmar que o filamento de 1.75 mm é mais adequado para um uso não profissional, com impressoras 3D desktop nas que não se costumam realizar impressões 3D de muitas horas ou dias. E pelo contrário o filamento de 3 mm é mais apropriado para impressoras 3D profesionais ou industriais enas que se costumam realizar impressões 3D de inclusive dias, com nozzles de grandes diâmetros de saída.