Entenda como funciona a impressão 3D em resina 2

Assim como visto no post “Prototipagem e impressão 3D: O que você precisa saber?“, os avanços na impressão 3D continuam a mudar a maneira como indústrias, empresas e profissionais abordam o processo de prototipação e produção. Com isso, diferentes métodos de impressão 3D são cada vez mais populares. Um desses métodos é a impressão 3D em resina. Essa técnica é famosa por sua capacidade de produzir protótipos e peças de alta precisão, com maior nível de detalhes e acabamento superficial suave.

Neste guia você vai entender como as impressoras 3D de resina funcionam, qual o processo para imprimir uma peça e porque profissionais de diversas áreas estão utilizando esse método.

Como funciona a impressão 3D em resina?

São duas as técnicas de impressão 3D em resina: SLA (estereolitografia) e DLP (processamento digital de luz). Nessas dois métodos, a resina líquida fotossensível é endurecida, camada por camada, até formar o modelo 3D final.

Partes da impressora 3D de resina
Figura 1 – Partes da impressora 3D em resina

O princípio de funcionamento das duas impressoras (SLA e DLP) é bastante parecido. Primeiro, a plataforma se aproxima do fundo do reservatório de resina até uma distância equivalente da altura de uma camada. Depois, a fonte de luz ultravioleta (UV) atinge a resina fotossensível, curando e solidificando seletivamente a mesma. Quando a primeira camada é finalizada, a plataforma se move a uma distância suficiente para ser formada a segunda camada. Novamente a fonte de luz UV atinge seletivamente a resina, endurecendo a mesma. O processo se repete até que a peça seja finalizada.

Impressão 3D em resina
Figura 2 – Impressão 3D em resina

A principal diferença entre os dois métodos está na fonte de luz UV. Confira abaixo:

  • SLA – A impressão 3D SLA é famosa por ser a primeira tecnologia de impressão 3D: seu inventor patenteou a tecnologia em 1986. Ela funciona usando um laser UV de alta potência para endurecer a resina líquida que está contida no reservatório. O feixe de laser é focado no caminho predeterminado usando um conjunto de espelhos.
  • DLP – Nas impressoras 3D DLP a fonte de luz é um projetor de luz digital que exibe uma única imagem de cada camada em toda a plataforma de uma só vez. Isso faz com que o processo de geração de camadas seja mais veloz em comparação com a tecnologia SLA.

Agora que você entendeu o princípio de funcionamento dessas duas técnicas, vamos explicar todo o processo para imprimir com resina.

Pré Impressão

Antes de começar a imprimir tudo que vier na sua mente é necessário configurar a impressão. Para isso, você precisa definir seu modelo 3D e utilizar um software para gerar os suportes e fatiar a peça. Confira abaixo como realizar todos esses passos da pré impressão:

Modelo 3D

Assim como em qualquer outro método de impressão 3D, o primeiro passo é projetar seu modelo utilizando um software CAD (Blender, AutoCAD, Fusion 360, TinkerCAD). No entanto, não se preocupe caso você tenha entrado nesse mundo recentemente e não saiba nada sobre modelagem 3D. Existem sites de repositórios que disponibilizam para download, de forma gratuita, uma infinidade de modelos 3D: basta baixar o arquivo pronto, acertar os parâmetros de impressão e imprimir. Acesse o post “5 melhores sites com modelos 3D gratuitos” para conhecer alguns repositórios.

Suporte

Com o seu modelo 3D pronto, está na hora de preparar o arquivo de impressão. Para garantir uma boa aderência na plataforma, os suportes das peças são quase sempre necessários nas impressões 3D em resina. As estruturas de suporte serão impressas no mesmo material da peça e deverão ser removidas manualmente após a impressão.

Os suportes são gerados por um software específico, o qual calcula o número de suportes, o diâmetro, a localização, e onde eles tocam o modelo.

Modelo 3D com suportes gerados
Figura 3 – Modelo 3D com suportes gerados

Geralmente, cada modelo de impressora 3D de resina (seja ela DLP ou SLA) possui um software próprio para geração de suporte e fatiamento da peça.

Fatiamento

Agora, com todas as estruturas de suporte geradas, precisamos fatiar a peça. É nessa parte do processo que você escolhe a altura da camada. Dependendo da precisão do eixo Z da sua impressora, a altura da camada pode variar entre 25µm e 100µm. Quanto menor a altura da camada, melhor será a qualidade final da peça. Em contrapartida, maior será o tempo de impressão.

Modelo 3D sendo fatiado
Figura 4 – Modelo 3D sendo fatiado

No final desta etapa você terá um arquivo pronto para a impressão.

Dica

Uma boa opção de software para essas duas etapas acima é o Chitubox. Ele é compatível com os principais modelos de impressoras 3D de resina. Além de gerar os suportes e fatiar a peças para posterior impressão, ele também permite deixar a peça oca, economizando resina durante o processo. (Logo teremos um post aqui no blog falando sobre a utilização desse software! Aguardem 🙂 )

Impressão

Hora de colocar a mão na massa (ou no caso, na resina). Utilizando os EPIs (Equipamentos de Proteção Individual, como óculos, luvas e máscara) necessários, basta você despejar resina no reservatório, executar o arquivo e ver a mágica acontecer.

Resina líquida fotossensível
Figura 5 – Resina líquida fotossensível

Você verá que a plataforma começará a se mover. Quando a plataforma parar na posição inicial, a fonte de luz UV irá atingir pontos específicos da resina líquida e a mesma será solidificada. Dessa forma, a primeira camada será formada.

Impressão 3D em resina sendo iniciada
Figura 6 – Impressão 3D em resina sendo iniciada

Depois a plataforma é elevada de acordo com a altura da camada (aquela que você determinou no processo de fatiamento) e, então, a fonte UV solidifica a próxima camada.

 Impressão 3D em resina finalizada
Figura 7 – Impressão 3D em resina finalizada

O processo é repetido até que toda a peça esteja concluída.

Pós Impressão

Agora o modelo precisa ser removido da plataforma, lavado para retirar o excesso de resina, ter os suportes retirados e, por fim, colocado em uma cabine UV (ou ao Sol) para a cura final.

Limpeza

Logo que retirar da plataforma você verá que ainda há resina líquida envolvendo a peça e, por isso, você deve fazer uma limpeza na mesma.

Mergulhe a impressão em um recipiente contendo álcool isopropílico por 3 minutos. Em seguida, agite a peça para enxaguar a resina extra.

 Impressão 3D em resina no reservatório com IPA
Figura 8 – Impressão 3D em resina no recipiente com IPA

Esta etapa remove a camada de resina não curada da impressão, ajudando a reduzir qualquer viscosidade residual.

Em seguida, remova cuidadosamente os suportes, utilizando um alicate. Se achar necessário, você pode lixar a peça para dar um melhor acabamento.

Suportes sendo retirados da impressão 3D em resina
Figura 9 – Suportes sendo retirados da impressão 3D em resina

Lembre-se: Nessa etapa o uso de EPIs é essencial!

Cura

O objetivo da cura pós impressão é secar e endurecer a superfície externa da peça, permitindo, dessa forma, que os objetos alcancem a maior resistência possível. Nessa etapa geralmente é utilizada uma cabine UV onde a peça será deixada para que seja feita a cura final.

Cabine UV
Figura 10 – Cabine UV para cura de impressões 3D em resina

As impressões devem ser curadas em cabines UV sempre que a peça exigir uma maior resistência (peças mecânicas ou aplicação odontológicas).

Caso sua peça não exija tanta resistência, uma opção é utilizar luz solar direta.

Impressão 3D em resina sendo curada com luz solar direta
Figura 11 – Impressão 3D em resina sendo curada com luz solar direta

Para isso, mergulhe a impressão em um recipiente transparente cheio de água. Em seguida, coloque o recipiente sob luz solar direta por cerca de 15 minutos. Se a impressão ainda parecer não curada, deixe a peça ao sol por mais alguns minutos.

Impressão em Resina (SLA ou DLP) x Impressão com Filamento (FDM)

O funcionamento das impressoras FDM (Fused Deposition Modeling) consiste basicamente em fundir um material e depositá-lo sobre uma superfície. Isso é feito através de uma extrusora quente, onde o material fica suficientemente macio para que possa ser colocado com precisão pela cabeça de impressão. Para construir um modelo 3D, a extrusora e/ou mesa movimentam-se no eixo XY de acordo com os comandos recebidos em relação ao modelo digital, e deposita o filamento fundido camada por camada até a materialização completa do objeto.

Ao compararmos uma impressora FDM com uma impressora de resina, sempre veremos que a resolução da segunda é sempre maior que a da primeira. É por isso que as impressoras de resina são capazes de produzir objetos com mais detalhes e precisão.

Além disso, a impressora de resina permite imprimir peças com alturas de camadas bem menores. Dessa forma, o acabamento superficial de peças em resina é muito mais suave do que peças impressas com filamento.

Impressão 3D em resina (esquerda) x Impressão 3D FDM (direita)
Figura 12 – Impressão 3D em resina (esquerda) x Impressão 3D FDM (direita)

A variedade de resinas disponíveis (flexível, fundível, dental, biocompatível e de alta dureza) para impressão SLA e DLP é quase tão grande quanto a diversidade de materiais que podem ser utilizados nas impressoras FDM.

Um objeto impresso usando uma impressora FDM é pós-processado removendo suportes (se presentes) e suavizando as superfícies. Como vimos anteriormente, na impressão com resina além de ser necessário retirar os suportes, as peças precisam ser submersas em álcool isopropílico para remover o excesso de resina antes de serem submetidas à luz UV para o processo de cura final. É perceptível que a produção de uma peça em resina é mais complexa, com um número maior de etapas.

Resumindo, se a alta precisão e um acabamento suave são prioridades, a impressão com resina será sua melhor aposta. Se o custo do protótipo e da impressora for uma prioridade, use uma impressora FDM.

Vantagens e desvantagens da impressão com resina

Vantagens
  • Alta precisão. É a técnica de impressão 3D mais precisa do mercado.
  • Detalhes e formas complexas. A impressão 3D em resina é o método ideal para prototipar peças de pequenas dimensões, com detalhes e formas complexas.
  • Acabamento superficial suave.
Desvantagens
  • Suportes. Estruturas de suportes são quase sempre necessários.
  • Toxicidade. Tanto a resina não-curada (ou seja, a resina líquida), quanto os gases emitidos durante o processo de impressão são tóxicos. Por isso é importante que o local onde a impressora de resina esteja seja bem ventilado.
  • Custo da impressora. Ao compararmos com uma impressora 3D FDM, a impressora de resina é mais cara.
  • Custo da resina. A resina líquida ainda possui valor elevado, fazendo a peça final ter um custo relativamente alto.
  • Tempo. Quanto menor for a altura da camada e, consequentemente, maior for a qualidade da peça, maior será o tempo de impressão.
  • Tamanho da peça. As impressoras de resina (principalmente nas versões desktop) possuem uma área de trabalho pequena. Dessa forma, peças grandes não podem ser impressas de uma só vez.

Aplicações

Aplicações da impressão 3D em resina
Figura 13 – Aplicações da impressão 3D em resina
  • Arte e Entretenimento. Impressões 3D de alta definição são amplamente utilizadas em esculturas, modelagem de personagens para filmes e jogos e criação de objetos.
  • Joalheria. Os profissionais da área utilizam a impressão 3D em resina para criar protótipos de forma rápida e mais barata (em comparação com uma peça fundida, por exemplo).
  • Odontologia. As impressoras 3D em resina podem produzir modelos de alta qualidade para aplicações odontológicas, por um custo unitário mais baixo.
  • Engenharia e Design de Produto. A prototipagem com impressão 3D em resina permite que engenheiros e designers de produto transformem ideias em protótipos realistas. Depois de finalizados, esses protótipos passarão um estágio de validação para posterior produção em massa.

Considerações Finais

Embora a impressão 3D em resina seja um método antigo para prototipagem rápida, ela ainda é a solução mais atraente para a criação de protótipos que exigem alta precisão e um maior número de detalhes. Muitas indústrias, profissionais de diversos segmentos e makers usam esse processo para criar protótipos, bem como produtos finais. Apesar de ser uma tecnologia relativamente cara, ela vem se tornando cada vez mais acessível.

Gostou de aprender um pouco sobre a impressão 3D em resina? Confira os principais tipos de resina aqui na nossa loja e garanta já a sua! Deixe seu comentário logo abaixo dizendo o que achou. Para mais artigos sobre impressão 3D, acesse nosso blog.

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2 Comentários

  1. Muito didático e claro. Parabéns e obrigado. 🙂

    1. Paulo,

      Nós que agradecemos!! Continue aprendendo com a gente 😉

      Abraços!
      Diogo – Equipe FilipeFlop