Impressão em 3D: O que é preciso saber

Não são a impressora da roda da margarida do seu avô, nem a matriz de pontos da sua mãe. De facto, têm pouca semelhança com as impressoras de documentos ou fotográficas actuais, que só podem imprimir em duas dimensões chatas e antigas. Como o seu nome sugere, as impressoras 3D podem construir objectos tridimensionais, a partir de uma variedade de materiais. Estão a ir ao mainstream, aparecendo em retalhistas como Staples, Best Buy, e Home Depot, e pode comprar numerosas impressoras 3D e os seus materiais na Amazon.com e através de outros pontos de venda online. Embora ainda se encontrem principalmente em pisos de lojas ou em estúdios de design, em escolas e centros comunitários, e nas mãos de amadores, as impressoras 3D são cada vez mais encontradas em bancadas de trabalho, em salas de recreio, e cozinhas – e talvez numa casa perto de si, se não a sua.

O que é a Impressão 3D?

No seu mais básico, a impressão 3D é um processo de fabrico em que o material é depositado, camada por camada, para formar um objecto tridimensional. (Este é considerado um processo aditivo porque o objecto é construído de raiz, em oposição aos processos subtractivos em que o material é cortado, furado, moído, ou trabalhado). Embora as impressoras 3D utilizem uma variedade de materiais (tais como plástico ou metal) e técnicas (ver “Como Funciona a Impressão 3D?” abaixo), partilham a capacidade de transformar ficheiros digitais contendo dados tridimensionais – quer sejam criados num programa de desenho assistido por computador (CAD) ou de fabrico assistido por computador (CAM), ou de um scanner 3D em objectos físicos.

Is 3D Printing Even Printing?

Yes, a impressão 3D pode ser considerada impressão, embora não como é tradicionalmente definida. As definições relevantes da Webster de “impressão” centram-se na produção de material impresso, publicações, ou fotografias, e na produção por impressão (a aplicação de pressão). Nenhuma das definições se enquadra realmente na impressão em 3D. Mas de uma perspectiva tecnológica, a impressão 3D é um resultado da impressão tradicional, na qual é aplicada uma camada de material (geralmente tinta). Normalmente é tão fina que não há altura perceptível (embora com impressoras de tinta sólida, é um pouco mais espessa). O que a impressão em 3D faz é aumentar muito essa altura através da aplicação de múltiplas camadas. Portanto, faria sentido expandir a definição de impressão para incluir a fabricação de objectos tridimensionais desta forma.

Como funciona a impressão 3D?

Tal como as impressoras tradicionais, as impressoras 3D utilizam uma variedade de tecnologias. A mais conhecida é a modelação de deposição fundida (FDM), também conhecida como fabricação de filamentos fundidos (FFF). Nele, um filamento-composto de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), ácido poliláctico (PLA), ou outro termoplástico – é fundido e depositado através de um bocal de extrusão aquecido em camadas. As primeiras impressoras 3D a chegar ao mercado, fabricadas em meados dos anos 90 pela Stratasys com a ajuda da IBM, utilizaram o FDM (um termo marca registada da Stratasys), tal como a maioria das impressoras 3D destinadas a consumidores, hobbyistas e escolas.

Outra tecnologia utilizada na impressão 3D é a estereolitografia. Nela, um laser UV é transformado numa cuba de fotopolímero sensível aos ultravioletas, traçando o objecto a ser criado na sua superfície. O polímero solidifica onde quer que o feixe o toque, e o feixe “imprime” o objecto camada por camada de acordo com as instruções no ficheiro CAD ou CAM de onde está a trabalhar.

Numa variação sobre isso, tem também a impressão 3D de projector de luz digital (DLP). Este método expõe um polímero líquido à luz a partir de um projector de processamento de luz digital. Isto endurece o polímero camada a camada até o objecto ser construído, e o polímero líquido restante é drenado.

Modelagem por jacto de tinta é um sistema de impressão 3D tipo jacto de tinta que pulveriza um ligante colorido, tipo cola, sobre sucessivas camadas de pó onde o objecto vai ser formado. Este é um dos métodos mais rápidos, e um dos poucos que suporta impressão multicor.

É possível modificar um jacto de tinta padrão para imprimir com outros materiais que não tinta. Os próprios empreendedores têm construído ou modificado cabeças de impressão, geralmente cabeças piezoeléctricas, para trabalhar com vários materiais – em alguns casos imprimindo as próprias cabeças de impressão em outras impressoras 3D! Empresas como a MicroFab Technologies vendem cabeças de impressão com capacidade 3D (bem como sistemas de impressão completos).

Sinterização laser selectiva (SLS) utiliza um laser de alta potência para fundir partículas de plástico, metal, cerâmica, ou vidro. No final do trabalho, o material restante é reciclado. A fusão por feixe de electrões (EBM) utiliza – adivinhou – um feixe de electrões para fundir pó metálico, camada por camada. O titânio é frequentemente utilizado com EBM para sintetizar implantes médicos, bem como peças de aviões.

Dependente da técnica, as impressoras 3D podem utilizar uma variedade de materiais, incluindo mas não limitados a metais (aço inoxidável, solda, alumínio, e titânio entre eles); plásticos e polímeros (incluindo compósitos que combinam plásticos com metais, madeira, e outros materiais); cerâmica; gesso; vidro; e até mesmo alimentos como queijo, gelo, e chocolate! (Ver o nosso primer sobre tipos de filamentos de impressoras 3D.)

Quem inventou a Impressão 3D?

A primeira impressora 3D, que utilizou a técnica de estereolitografia, foi criada por Charles W. Hull em meados da década de 1980. A estereolitografia tem sido tradicionalmente uma técnica comercial dispendiosa, com máquinas que custam cinco e até seis dígitos, mas nos últimos anos assistiu-se ao advento de impressoras profissionais de estereolitografia de secretária que custam alguns milhares de dólares, bem como de sistemas de consumo que começam bem sob um grand.

Em 1986, a Hull fundou a 3D Systems, uma empresa que hoje vende impressoras 3D que utilizam uma variedade de tecnologias. Estas variam desde kits de nível básico a sistemas comerciais avançados, e os Sistemas 3D também fornecem serviços de peças a pedido, principalmente para utilizadores empresariais.

Quais são os benefícios da Impressão 3D?

Com a impressão 3D, os designers têm a capacidade de transformar rapidamente conceitos em modelos ou protótipos 3D (também conhecidos como “prototipagem rápida”), e implementar mudanças rápidas no design. Permite aos fabricantes produzir produtos a pedido e não em grandes tiragens, melhorando a gestão do inventário e reduzindo o espaço no armazém. As pessoas em locais remotos podem fabricar objectos que de outra forma lhes seriam inacessíveis.

De um ponto de vista prático, a impressão 3D pode poupar dinheiro e material versus técnicas subtractivas, uma vez que muito pouca matéria-prima é desperdiçada. E promete mudar a natureza do fabrico, permitindo eventualmente aos consumidores descarregar ficheiros para imprimir mesmo objectos 3D complexos – incluindo, por exemplo, dispositivos electrónicos – nas suas próprias casas.

O que podem fazer as impressoras 3D?

Designers usam impressoras 3D para criar rapidamente modelos de produtos e protótipos, mas estão também a ser cada vez mais utilizados para fazer produtos finais. Entre os artigos feitos com impressoras 3D estão desenhos de sapatos, móveis, fundições de cera para fazer jóias, ferramentas, tripés, artigos de presente e novidade, e brinquedos. As indústrias automóvel e aeronáutica utilizam impressoras 3D para fabricar peças. Os artistas podem criar esculturas, e os arquitectos podem fabricar modelos dos seus projectos. Os arqueólogos estão a utilizar impressoras 3D para reconstruir modelos de artefactos frágeis, incluindo algumas das antiguidades que nos últimos anos têm sido destruídas pelo ISIS. Da mesma forma, os paleontólogos e os seus estudantes podem duplicar esqueletos de dinossauros e outros fósseis. Veja a nossa galeria de objectos simples e práticos de impressão 3D.

Físicos e técnicos médicos podem usar a impressão 3D para fazer próteses, aparelhos auditivos, dentes artificiais, e enxertos ósseos, bem como replicar modelos de órgãos, tumores, e outras estruturas corporais internas a partir de tomografias computorizadas em preparação para cirurgia. Um bom exemplo é o Projecto Daniel, que imprime em 3D braços e mãos protéticas para vítimas da violência no Sudão. Além disso, as impressoras 3D que estão a ser desenvolvidas e que podem colocar camadas de células para criar órgãos artificiais (como rins e vasos sanguíneos) já se encontram na fase R&D. Há mesmo um lugar para a impressão 3D em forense, por exemplo para replicar uma bala alojada dentro de uma vítima.

A electrónica impressa é um conjunto de métodos de impressão que permitem a impressão de dispositivos electrónicos ou circuitos em material flexível como etiquetas, tecidos e cartão, por aplicação de tintas electrónicas ou ópticas. Fornece uma fabricação de muito baixo custo de dispositivos de baixo desempenho. A electrónica impressa começa a ser combinada com a impressão em 3D, permitindo a impressão de circuitos ou dispositivos em camadas. Um resultado natural desta potente combinação é que um dia poderá ser capaz de imprimir gadgets de planos 3D em vez de os comprar.

p>Preparação de alimentos é outra forma de utilizar as impressoras 3D. O Instituto Francês de Culinária tem vindo a utilizar uma impressora 3D de código aberto Fab@Home desenvolvida na Universidade de Cornell para preparar iguarias artísticas, e o MIT criou uma impressora alimentar 3D chamada Cornucopia. Um pequeno número de restaurantes está a testar protótipos de impressoras de alimentos. A pesquisa de impressão 3D da NASA incluiu a impressão de alimentos, tais como pizzas impressas em 3D.

Uma mão-cheia de impressoras 3D de alimentos tornaram-se comercialmente disponíveis. Tendem a concentrar-se em itens alimentares específicos, como chocolate, ou panquecas, ou biscoitos.

O que são serviços de impressão em 3D?

Não é necessário possuir uma impressora 3D para beneficiar de uma. Muitos serviços de impressão em 3D, tais como Shapeways e Sculpteo, imprimem presentes e outros pequenos itens por encomenda nas suas próprias impressoras 3D, depois enviam-nos ao cliente. Os clientes podem submeter os seus próprios ficheiros de objectos 3D ou escolher artigos, a maioria deles concebidos por outros utilizadores do serviço, a partir de um catálogo online.

Mas os serviços de impressão 3D já não são apenas do domínio de especialistas. Grandes empresas como a UPS introduziram serviços de impressão 3D, e algumas lojas de impressão tradicionais adicionaram a impressão 3D a pedido ao seu repertório.

Onde posso obter uma impressora 3D?

A maioria dos fabricantes de impressoras 3D vendem os seus produtos directamente online. Muitos retalhistas electrónicos armazenam-nos agora, incluindo empresas on-line, como a Amazon.com, e outras que também têm lojas de tijolo e cimento. Algumas destas últimas, tais como Walmart, Best Buy, e Staples, oferecem-nos tanto em lojas como online, mas não se esqueça de verificar a disponibilidade de lojas nos seus websites, uma vez que nem todos os pontos de venda as transportam. Várias lojas de impressoras 3D abriram nas principais cidades. Por exemplo, a iMakr tem lojas em Londres e Nova Iorque.

Poucos retalhistas online especializados em impressoras 3D, como a Dynamism, que vende uma gama de impressoras 3D de diferentes marcas e também fornece apoio ao cliente.

Que software preciso para a impressão 3D?

Inicialmente todas as impressoras 3D aceitam ficheiros no chamado formato STL (nomeado para estereolitografia). Estes tipos de ficheiros podem ser produzidos pela maioria de qualquer software CAD, desde pacotes comerciais caros como o AutoCAD até produtos gratuitos ou de código aberto como o Google SketchUp e o Blender. Para aqueles que não estão inclinados a fazer os seus próprios ficheiros 3D, as bases de dados de objectos 3D como o Thingiverse do MakerBot oferecem numerosos ficheiros de objectos 3D que podem ser descarregados e impressos.

A maioria das impressoras 3D vêm com um conjunto de software, fornecido em disco ou disponível para download, que inclui tudo o que é necessário para obter a impressão. Os conjuntos fornecem normalmente um programa para controlar a impressora e um cortador, que, em preparação para a impressão, formata o ficheiro objecto em camadas com base na resolução seleccionada e outros factores. Algumas suites incluem um programa para “curar” o ficheiro objecto através da correcção de problemas que possam interferir com a impressão suave. Os programas saíram do movimento de fonte aberta RepRap, a partir do qual se desenvolveu a impressão 3D hobbyista. Com algumas impressoras, é possível escolher os programas de componentes individuais para descarregar em vez de ir com o que quer que seja fornecido na suite.

What Does the Future Hold for 3D Printing?

Uma variedade de impressoras 3D para casas e pequenas empresas está prontamente disponível-PCMag reviu um grande número delas – mas ainda são muitas vezes vistas como exóticas, e bastante caras, engenhocas. Espera-se que, nos próximos anos, quando as impressoras 3D se tornarem mais comuns nas casas, possam ser encontradas em bancadas de trabalho, em estúdios, em escritórios domésticos, e até mesmo na cozinha. Poderá não as encontrar em todas as casas, mas tornar-se-ão indispensáveis para as pessoas que as tiverem. Na sua maioria, os artigos feitos com impressoras 3D têm tido interiores homogéneos, mas começaremos a ver criações mais complexas combinando múltiplos materiais e compósitos, bem como electrónica imprimível. Com as impressoras 3D actuais, se se perder a tampa da bateria do comando da televisão, poderá ser possível imprimir uma tampa de substituição. Com as de amanhã, se perder o seu comando, talvez consiga imprimir um comando totalmente novo.

Além disso, a impressão 3D está a ganhar uma posição no espaço exterior. A NASA está a fazer experiências com impressoras 3D a bordo da Estação Espacial Internacional. Eventualmente, as impressoras 3D poderão ser utilizadas para criar habitats em Marte e noutros mundos. Para salvar os astronautas da Apollo 13 de morrerem de asfixia por monóxido de carbono, a NASA teve, de facto, de encontrar uma forma de encaixar uma cavilha quadrada num buraco redondo. Se houvesse uma impressora 3D a bordo, eles poderiam ter sido capazes de resolver facilmente o problema através da concepção e impressão de um conector.

Astronautas não podem dar uma volta pelo Home Depot se precisarem de substituir uma válvula ou widget, mas uma impressora 3D poderia fabricar uma conforme necessário. Da mesma forma, veremos impressoras 3D em bases antárcticas e outros locais remotos terrestres, onde as pessoas não podem esperar seis meses pelo próximo reabastecimento para substituir peças ou ferramentas essenciais.

Aplicações médicas de impressão 3D não param com próteses, aparelhos auditivos, e coroas dentárias. (Ver “O Que Podem Fazer as Impressoras 3D?” acima para uma pré-visualização do que está na obra). As peças de substituição não precisam de ser restritas ao mecânico.

Nos últimos anos, assistimos a uma explosão na variedade e usos das impressoras 3D. É semelhante a onde a computação pessoal era cerca de 1980. Embora seja suficientemente fácil ver algumas das áreas em que o campo da impressão 3D se irá ramificar, outras estão para além da nossa capacidade de previsão, tal como ninguém em 1980 poderia ter imaginado muito daquilo em que o computador pessoal se iria transformar. É possível que a impressão em 3D possa não ter o mesmo impacto que o PC a nível do consumidor, no dia-a-dia, mas tem o potencial de revolucionar o fabrico e, talvez mais importante, de o trazer para as mãos dos consumidores do dia-a-dia. Uma coisa é certa, porém: a impressão em 3D está aqui para ficar.

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