Filamentos de impressora 3D explicados

Como escolher o filamento certo

Depois de escolher uma impressora 3D, a primeira decisão que você terá que tomar é que tipo de filamento deseja usar. Existem várias dúzias de variedades – mesmo deixando de lado as inúmeras cores em que elas aparecem. Passando por elas, surge uma série de nomes que soam químicos: ácido polilático, álcool polivinílico, fibra de carbono e os elastômeros termoplásticos, por exemplo. Eles passam por uma variedade estonteante de siglas, ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA e PCTPE entre elas. Mas não se assuste com esta sopa de letrinhas. Apenas alguns tipos são de uso comum, e os fabricantes tendem a evitar apelidos excessivamente nerds em favor de nomes mais descritivos alusivos a uma qualidade essencial do filamento, como flexibilidade (NinjaTek's Ninjaflex e Polymaker's Polyflex, por exemplo) e força (Makerbot, XYZprinting , e Ultimaker todos os filamentos do mercado chamados Tough PLA).

Fundamentos do Filamento

Os filamentos usados ​​na impressão 3D são termoplásticos, que são plásticos (também conhecidos como polímeros) que derretem em vez de queimar quando aquecidos, podem ser moldados e solidificados quando resfriados. O filamento é alimentado em uma câmara de aquecimento no conjunto da extrusora da impressora, onde é aquecido até seu ponto de fusão e depois extrudado (esguichado) através de um bico de metal à medida que o conjunto da extrusora se move, traçando um caminho programado em um arquivo de objeto 3D para criar, camada por camada, o objeto impresso. Embora a maioria das impressoras 3D tenha uma única extrusora, existem alguns modelos de extrusora dupla que podem imprimir um objeto em diferentes cores ou com diferentes tipos de filamentos.

O processo de impressão com filamento de plástico é chamado de fabricação de filamentos fundidos (FFF) ou modelagem de deposição fundida (FDM). Eles são a mesma coisa; a sigla FDM é marca registrada da Stratasys Corp., pioneira em impressão 3D, de modo que outros fabricantes criaram seus próprios nomes para descrever a tecnologia de suas impressoras; FFF é o que pegou. Ainda hoje, exceto em brochuras de alguns fabricantes, você verá os nomes usados ​​alternadamente.

O filamento é vendido em bobinas com peso variando de 0,5 kg a 2 kg. O filamento vem em duas espessuras, 1,75 milímetros e 3 milímetros. (Este último é na realidade um pouco mais fino, cerca de 2,85 milímetros.) A grande maioria do filamento é do tipo 1,75 milímetros; Ultimaker e LulzBot estão entre os poucos fabricantes cujas impressoras usam o tamanho mais grosso. O peso é quase sempre listado em unidades métricas.

Agora, vamos dar uma olhada em alguns dos tipos de filamentos mais populares e importantes.

O Duo Dinâmico: ABS e PLA

De longe, os tipos de filamentos mais comuns são acrilonitrila butadieno estireno (ABS) e ácido polilático (PLA). A maioria das impressoras 3D básicas são projetadas para usar exclusivamente esses filamentos. Parte de seu apelo é que eles são relativamente baratos, custando apenas US $ 20 por quilo.

Não se deixe levar pelo nome químico pesado do ABS; é o mesmo plástico usado em Legos. Objetos impressos em ABS são resistentes, duráveis ​​e não tóxicos. Tem um ponto de fusão relativamente alto, com uma temperatura de impressão variando de 210 graus a 250 graus Celsius. Os cantos inferiores dos objetos impressos com ABS tendem a se curvar um pouco para cima, especialmente se você estiver usando uma mesa de impressão não aquecida. Durante a impressão, o ABS pode emitir um odor acre e desagradável, por isso é melhor usá-lo com uma impressora de quadro fechado em uma sala bem ventilada.

O PLA tem um ponto de fusão relativamente baixo, com temperaturas utilizáveis ​​entre 180 graus e 230 graus Celsius. É à base de plantas e biodegradável. É mais duro que o ABS, imprime sem deformar e geralmente é fácil de trabalhar, embora em casos raros possa causar atolamentos na extrusora. O PLA é frequentemente usado como material de base para materiais compostos mais exóticos, que discutiremos em breve.

Nylon

O nylon é um material sintético incrivelmente versátil, desenvolvido na década de 1930, que encontrou uso em tudo, desde escovas de dentes a pára-quedas, pneus, meias e agora filamentos de impressora 3D. No fundo é um polímero, ou plástico (ou, mais precisamente, uma família de plásticos). É forte e durável, mas flexível, e está entre os filamentos de impressão 3D mais baratos. Ele derrete a uma temperatura mais alta (cerca de 240 graus Celsius) do que a maioria dos filamentos. Nem todas as impressoras 3D são construídas para lidar com esse calor – algumas substâncias comumente usadas na extrusora emitem fumaça a essa temperatura. Assim como no ABS, os objetos impressos com nylon tendem a deformar, o que pode ser atenuado com o uso de uma cama de impressão aquecida.

Filamento Flexível

TPEs (ou elastômeros termoplásticos) são termoplásticos com alta elasticidade (embora ainda muito aquém, digamos, de elásticos); os objetos impressos com eles são relativamente flexíveis. Um tipo comum de TPE é o poliuretano termoplástico (TPU), do qual o NinjaFlex é um exemplo popular.

Filamentos solúveis: HIPS e PVA

Um dos acrônimos mais atraentes, HIPS, significa poliestireno de alto impacto. O HIPS tem um preço moderado, é leve e pode ser lixado, colado e colorido com tintas acrílicas. É semelhante ao ABS, exceto que o HIPS é solúvel em limoneno, um solvente à base de cítricos, tornando-o uma boa escolha - ao imprimir com um segundo material (como ABS ou PLA) com uma impressora de extrusora dupla - como material de suporte que podem ser dissolvidos após a impressão. Também imprime bem por conta própria e é o filamento recomendado pelo LulzBot para sua LulzBot Mini 3D Printer (na Amazon Canada), que ganhou nossa Escolha dos Editores. O MakerBot Dissolvable Filament também é composto por HIPS.

Outro filamento solúvel é o PVA (álcool polivinílico), que se dissolve convenientemente em água. O PVA é inodoro, não tóxico e biodegradável. Tem um baixo ponto de fusão e pode obstruir um bico da extrusora quando superaquecido. É frequentemente usado como material de suporte em impressoras de extrusora dupla; Testei a Ultimaker 3 (na Amazon Canada) imprimindo um objeto de teste – uma caixa dentro de uma caixa – usando PLA para as próprias caixas e PVA como suporte. Depois que o objeto foi impresso, eu o imergi em água morna, e o PLA se dissolveu gradualmente, deixando o par de caixas aninhadas.

Filamentos Compósitos

Os filamentos compostos têm uma base de PLA ou outro termoplástico no qual foram misturadas partículas, pós ou flocos de outros materiais. Alguns são misturas de madeira, outros incluem arenito ou calcário, e outros ainda têm vários tipos de metais, incluindo ferro, alumínio, latão, bronze e cobre. Esses filamentos assumem algumas das propriedades dos materiais com os quais foram misturados. Outro composto popular é a fibra de carbono; objetos impressos a partir dele tiram um pouco da força da fibra. Uma desvantagem desses filamentos compostos é que eles custam consideravelmente mais do que os não-compósitos.

Além do Filamento Plástico: Impressão à Base de Resina

Com a proliferação atual de impressoras FFF, é fácil ignorar o fato de que existem modelos no mercado baseados em outras tecnologias que não usam filamento. O principal deles é a estereolitografia (também conhecida como SLA), a primeira tecnologia de impressão 3D desenvolvida e capaz de impressões muito detalhadas e de alta resolução. As etiquetas de preço para impressoras SLA para uso comercial podem chegar a cinco (e até seis) dígitos, mas vimos alguns modelos com preços mais baixos, adequados para amadores e artesãos.

Na impressão SLA, um laser ultravioleta traça a forma do objeto a ser impresso, camada por camada, em uma resina sensível a UV (também conhecida como fotopolímero ou resina fotopolimérica) alojada em uma bandeja ou cuba, e a resina exposta ao laser endurece para formar o objeto impresso. As resinas vêm em garrafas de 500 mililitros e 1 litro, com preços dos fabricantes de impressoras a partir de cerca de US$ 100 por litro. Alguns fabricantes formularam resinas para resistência, flexibilidade, rigidez e outras qualidades, e essas resinas tendem a ser vendidas a preços mais altos. As resinas sofreram com uma paleta de cores limitada e tendem a se limitar ao preto, cinza, branco e transparente, embora algumas resinas metálicas e de cores mais brilhantes tenham se tornado disponíveis recentemente.

DLP é uma forma de estereolitografia que usa um projetor no lugar do laser como fonte de luz, usando luz visível em vez de ultravioleta. O projetor, que utiliza a tecnologia DLP (Digital Light Processing) da Texas Instruments, projeta uma série de imagens em uma cuba de resina fotopolímero semelhante às resinas usadas na impressão SLA para construir o objeto, camada por camada.

Agora que você sabe tudo o que precisa sobre os filamentos mais populares, leia nosso guia de compra de impressoras 3D, que inclui análises dos melhores modelos que testamos recentemente. Você também pode conferir o que um pioneiro disse sobre seu tempo aprendendo a imprimir em 3D.