Muitos já devem ter visto as maravilhas que uma impressora 3D pode fazer e como essa incrível tecnologia vem proporcionando novas possibilidades que vão do design a até mesmo na recriação de coisas que sequer são fabricadas pela indústria atual. Mas… e o funcionamento? Como funciona uma impressora 3D? Ao longo deste artigo vamos responder esta pergunta e algumas outras mais!
A tecnologia FFF
Dentre as tecnologias utilizadas por impressoras 3D a FFF (fabricação por fusão de filamento) é de longe a mais comum e acessível pela sua simplicidade e baixo custo. Seu funcionamento é basicamente a deposição do material derretido a alta temperatura depositado sob uma base em camadas crescentes até que o seu projeto se torne palpável!
Agora que já sabemos como essa tecnologia funciona vamos agora explorar a anatomia de uma impressora 3D:
Para entender como funciona uma impressora 3D precisamos falar sobre as peças principais que compõem a mesma de maneira que se possa verificar suas funções, e como é possível obter o seu projeto da mente para a palma da sua mão!
Placa controladora e Drivers de motor de passo
Existem diversas opções de placas que podem vir a equipar uma impressora 3D, sendo que todos tem por base o conjunto visto na imagem abaixo.
A placa controladora nada mais é do que o “cérebro” do equipamento. É a partir dela que todas as instruções são repassadas ao conjunto elétrico e mecânico da máquina para que os comandos que você enviar sejam atendidos pela máquina e assim sua peça possa ser feita.
A função dos drivers é enviar para os motores de passo a corrente correta para que os motores possam mover os eixos da impressora na velocidade e passo certos. Tal conjunto apesar de possuir algumas limitações, ainda é encontrado em equipamentos de ponta já que é bastante confiável e resiste relativamente bem a ação do tempo.
O motor de passo é um componente vital não apenas na impressão 3D, mas também em diversas aplicações da mecatrônica e robótica, tais como máquinas de corte a laser e braços robóticos.
Na imagem acima temos um Motor de Passo Nema 17 aberto. Podemos ver que ele é composto por uma série de bobinas que são acionadas em intervalos de tempo, para assim converter cada pulso elétrico (passo) em movimento no rotor em um ângulo predeterminado, garantindo assim a correta e precisa movimentação dos eixos da impressora 3D.
Se você deseja montar ou reparar uma impressora 3D, é possível adquirir o Motor de Passo Nema 17.
Chave de fim de curso
A chave de fim de curso, também conhecida como “End Stop” nada mais é do que um interruptor que informa ao motor de passo que o mesmo deve parar de mover o eixo em questão, pois o mesmo chegou ao limite do caminho projetado para a sua movimentação.
A chave de fim de curso geralmente é utilizada no começo da impressão para levar os eixos da máquina às suas posições iniciais e para levar os eixos até seus pontos finais de parada no final da impressão.
O visor LCD é o elo entre o usuário e o equipamento. É por ele que praticamente todas as interações serão feitas, desde comandos simples como iniciar a impressão até mesmo a ajustes finos não-invasivos.
A entrada para cartão de memória permite que você coloque os arquivos para impressão sem precisar que a máquina esteja conectada a um computador. Usando um cartão de memória diminuímos a possibilidade de erros ocasionados por falta de memória, transmissão de dados e/ou crashes de sistemas operacionais.
A extrusora é a responsável por iniciar a “viagem” do filamento até a saída quente (hot end), onde o mesmo será derretido.
Seu funcionamento consiste no tracionamento do material em velocidade constante de forma contínua até que a sua peça termine de ser impressa.
HotEnd
O HotEnd (saída quente) é sem dúvida a peça mais importante de uma impressora 3D de tecnologia FFF. É justamente por aqui que passa o material a ser derretido para que o projeto tome forma.
O corpo dissipador faz parte do primeiro estágio de derretimento na extrusão. O material entra por ele ainda frio e começa a receber uma pequena parte do calor necessário para derreter.
Heat Break/Garganta
Nesta peça temos o segundo estágio, onde o filamento começa literalmente a troca de calor para o derretimento e extrusão na próxima etapa.
Bloco aquecedor
O bloco aquecedor tem como função manter a garganta e o bico extrusor bem fixados e alinhados. Também tem a função de manter a fonte de aquecimento e o sensor de temperatura em seu devido lugar.
Bico extrusor
O bico é por onde o material derretido será extrusado. Existem vários diâmetros para a furação do mesmo, o que influi diretamente na resolução máxima das peças pelo equipamento fabricadas. O bico extrusor mais comum possui um diâmetro de 0,4 milímetros.
Esta peça é a fonte de calor que irá prover o aquecimento ao conjunto, permitindo que o mesmo cumpra a sua função. Dependendo do equipamento pode ser uma tensão nominal de 12 ou 24 V.
Termistor NTC 100K
Esta peça tem a função de informar a placa controladora e ao usuário, a temperatura de trabalho do bico, garantindo assim o correto funcionamento da máquina. Em máquinas com mesa aquecida, temos mais um sensor idêntico para informar também a temperatura de trabalho desta peça.
A mesa tem como principal função servir de base para a peça que está sendo impressa. Quando aquecida, a mesa também auxilia na fixação da peça na mesma.
Nem todas as impressoras 3D possuem mesa aquecida o que pode tornar o uso de alguns materiais um processo um pouco mais desafiador (mas não impossível).
Fuso Trapezoidal
O fuso tem como missão elevar o eixo Z da impressora de forma precisa e segura durante a fabricação da sua peça.
Em impressoras 3D mais antigas isso era feito por meio de barras roscadas, o que não era de fato tão preciso quanto o uso do fuso.
Estrutura/Frame
A estrutura é basicamente o chassi da impressora 3D, onde os eixos e demais peças são acondicionados.
Sua boa construção é vital para evitar que vibrações e empenamentos prejudiquem não apenas o desempenho, mas também a qualidade dos trabalhos e até mesmo a segurança na operação do equipamento.
Fonte
Sem energia nada se pode fazer! A fonte irá enviar energia para todos os sistemas do equipamento e garantir o bom funcionamento de tudo.
DICA: Caso o LCD esteja com brilho fraco ou o hotend e a mesa demorem a aquecer, muitas vezes é um forte indício de problema com a fonte.
Agora que já sabemos quais são as peças principais e suas funções, vamos para o próximo passo para entende como funciona uma impressora 3D: o processo de impressão!
As etapas da impressão 3D
Para obtermos uma ideia impressa em 3D temos de passar por três etapas. São elas:
Modelagem 3D
Aqui você pode utilizar o seu software de modelagem 3D favorito (Blender, Freecad, OpenScad e TinkerCAD) ou ainda se deleitar com as inúmeras opções de idéias nos grandes sites que hospedam arquivos para impressão 3D. No final dessa etapa você terá um arquivo no formato STL, que será vital para a próxima etapa.
Fatiamento 3D
O software de fatiamento é responsável que por gerar um arquivo do formato GCODE. Este arquivo irá conter as coordenadas separada por “fatias” (camadas), assim como informações sobre temperatura do bico e mesa.
Impressão
É a etapa final do nosso trabalho, em que o arquivo gerado durante o fatiamento vai para a impressora 3D. Durante a impressão, a placa controladora irá repassar as informações do GCODE aos eixos para que a impressora realize os movimentos necessários bem como mantenham a temperatura do bico e da mesa corretas.
E assim, chegamos ao final do início da nossa jornada rumo ao universo da impressão 3D. Você está pronto para tirar suas ideias do mundo virtual para o real?
Gostou de aprender como funciona uma impressora 3D? Ainda ficou alguma dúvida? Deixe seu comentário aqui embaixo! Para mais conteúdos sobre impressão 3D, acesse o blog.
Designer, diretor de arte, professor e especialista em impressão 3D. Evangelista de Software Livre desde 2003, possui diversos artigos relacionados com uso de ferramentas livres como Gimp, Inkscape e Blender. Autor do livro Gimp Descomplicado: Como criar e editar sem se complicar, pela editora Viena. Membro ativo de diversas comunidades, como “Viva o Linux”, Comunidade brasileira do GIMP, entre outros. Especialista em fabricação digital aditiva, trabalha com as mais diversas impressoras 3D, principalmente da família RepRap. Como pesquisador, estuda diversos modelos de impressoras de fabricantes nacionais e internacionais, validando projetos e sugerindo melhorias e modificações. Professor por vocação, ministra palestras e cursos sobre Modelagem 3D, impressão 3D FDM e manutenção de impressoras.
Muito informativo.
Gostaria de tirar umas dúvidas.
1 – Se eu escanear uma peça e enviar para impressão , ela será impressa com as mesmas dimensões da original?
2 – para impressão de peça com forma tubular, é melhor escanear em pé ou deitada?
1 – Vale a pena verificar se as dimensões vão estar corretas;
2 – Deve-se verificar o tempo de execução da impressão, pois depende de outros fatores também.
Muito informativo.
Gostaria de tirar umas dúvidas.
1 – Se eu escanear uma peça e enviar para impressão , ela será impressa com as mesmas dimensões da original?
2 – para impressão de peça com forma tubular, é melhor escanear em pé ou deitada?
Jose,
1 – Vale a pena verificar se as dimensões vão estar corretas;
2 – Deve-se verificar o tempo de execução da impressão, pois depende de outros fatores também.
Abraços!
diogo – Equipe MakerHero