Criando peças 3D mais resistentes e de maneira mais rápida

A impressão 3D transformou a maneira como criamos objetos, desde protótipos até peças funcionais. Porém, a questão da resistência e eficiência da impressão permanece central para designers, engenheiros e hobbistas. Neste guia prático, vamos mostrar passo a passo como você pode otimizar suas impressões 3D para alcançar peças mais resistentes e reduzir o tempo de impressão.

banner halterofilista fazendo força para quebrar um barquinho feito em impressora 3d

Entendendo o Processo

Para ilustrar nosso método, vamos considerar a impressão de uma peça simples como um suporte de capacete de bicicleta – um objeto comum, mas que servirá perfeitamente para demonstrar nossas técnicas.

1. Análise Inicial e Preparação do Design

Design Original: Imagine um suporte básico, com uma base plana e uma coluna central terminando em um topo plano. Este design, embora simples, é propenso a falhas se não otimizado corretamente para impressão 3D.

2. Identificação de Problemas Comuns

Suportes Desnecessários: Estruturas que requerem suporte material extra, aumentando o tempo de impressão. Estes suportes podem ser internos que também são usados como infill ou preenchimento.
Paredes Finas: Paredes muito finas podem não suportar o peso ou o estresse durante o uso.
Adesão Fraca entre Camadas: Resulta em peças frágeis que podem falhar sob estresse.
Orientação no momento da impressão: forças de cisalhamento se aplicadas no mesmo ângulo de impressão poderão comprometer a estrutura da peça.

Estratégias de Otimização

A. Redesenho para Redução de Suporte

Ângulo de Inclinação: Redesenhe a base do suporte com uma inclinação de 45° para evitar a necessidade de suportes extras, preservando a estética e integridade estrutural.

B. Fortalecimento Interno

Estrutura Interna Otimizada: Adicione uma estrutura interna, como uma malha ou colunas, para distribuir o estresse e aumentar a resistência. Utilize o software de modelagem 3D para criar essas estruturas internas, assegurando que sejam adequadas para o design e função da peça. Existem diversos modelos disponíveis e evoluem a cada dia. Não deixe de atualizar o seu fatiador.

C. Ajustes no Software de Fatiamento

Paredes Mais Grossas e Mais Camadas Externas: Ajuste as configurações para aumentar a espessura das paredes e o número de camadas externas. Isso melhora a resistência sem aumentar significativamente o tempo de impressão. Quando falamos em camadas externas, estamos falando da casca ou perímetro. Além da parede, podemos considerar camadas de topo e base.
Infill Otimizado: Escolha um padrão de infill que ofereça uma boa resistência interna sem usar muito material ou tempo, como o padrão de grade ou tri-hexagonal.

D. Estratégias de Impressão Eficientes

Impressão Sequencial: Para múltiplas peças, configure a impressora 3d para completar uma peça de cada vez. Isso mantém a temperatura ideal de adesão entre as camadas, resultando em peças mais fortes. Se você imprimir diversas peças, quando o bico retornar à peça inicial, a última camada já estará fria, dificultando o processo de fusão.
Temperatura e Velocidade de Impressão: Ajuste a temperatura do extrusor para garantir boa fusão do material e a velocidade de impressão para equilibrar entre rapidez e qualidade de impressão.

Exemplo Prático: Impressão de um Suporte Otimizado

Design: Crie ou modifique o design do suporte para incorporar inclinações e estruturas internas de reforço.
Preparação para Impressão: No software de fatiamento, ajuste as configurações de paredes, infill e suportes conforme as diretrizes acima.
Impressão: Utilize a impressão sequencial para peças múltiplas, observando as configurações de temperatura e velocidade.

Conclusão

A otimização de peças para impressão 3D vai além do simples ajuste de configurações; envolve uma reimaginação criativa do design e uma abordagem estratégica para a preparação e impressão. Ao seguir este guia, você será capaz de produzir peças que não só atendem às suas necessidades em termos de forma e função, mas que também são impressas de forma mais eficiente e com uma resistência estrutural superior. Essas técnicas abrem portas para a inovação na impressão 3D, permitindo a criação de objetos mais duráveis e funcionais em menos tempo.

Perguntas Frequentes

É possível aumentar a resistência de uma peça impressa em 3D sem alterar o modelo original?

Sim, você pode utilizar recursos de slicer como um modificador cilíndrico para ajustar a densidade de infill ou outros parâmetros em áreas específicas da peça, aumentando a resistência sem mudar o modelo. Isso é especialmente útil ao trabalhar com arquivos STL de outros designers.

Quais fatiadores permitem tais modificações?

Prusaslicer, Orcaslicer e Cura são recomendados para essas modificações avançadas. Cada um oferece ferramentas únicas, como bloqueadores de suporte no Cura, que permitem ajustes customizados na densidade de infill e outros parâmetros em locais específicos da impressão.

Como funcionam essas modificações na prática?

No Cura, por exemplo, você pode usar a ferramenta “bloqueador de suporte” para criar um cubo ou outra forma que intersecciona com o seu modelo. Isso pode ser usado para “modificar configurações para sobreposições” nas “configurações por modelo”, permitindo mudanças na densidade do infill em locais precisos, melhorando a resistência onde necessário.

Existem dicas para aumentar a resistência de partes com pontos fracos, como orifícios para parafusos?

Sim, um método envolve ajustar as configurações de impressão para aumentar o número de camadas ou infill em áreas fracas. Alternativamente, redesenhar a parte para incorporar suportes internos ou ajustar a geometria para melhor adesão entre camadas pode melhorar significativamente a resistência.

As modificações de geometria interna do fatiador resolvem todos os problemas de resistência?

Embora essas modificações ofereçam mais controle sobre a resistência da peça e uso de material, elas não são uma solução para tudo. Formas complexas ainda podem se beneficiar de redesenho ou suportes físicos adicionais, como inserções metálicas. A escolha entre ajustes no slicer e redesenho do modelo depende das necessidades específicas e restrições do seu projeto.

Qual é o impacto da orientação de impressão e da impressão sequencial na resistência da peça?

A orientação de impressão pode afetar significativamente a adesão entre camadas e, consequentemente, a resistência da peça. Imprimir peças sequencialmente, em vez de simultaneamente, também pode melhorar a adesão entre camadas, garantindo que cada camada tenha tempo suficiente para se unir adequadamente antes da adição da próxima camada.

Como posso melhorar ainda mais as propriedades mecânicas das minhas impressões?

Além das configurações do slicer e do redesenho do modelo, escolher o material certo, ajustar a velocidade de impressão, temperatura e até incorporar elementos como hardware metálico ou usar resina epóxi para preencher vazios podem aumentar a resistência e durabilidade das peças impressas em 3D.