Qual a diferença entre as manufaturas aditiva e subtrativa?

Mostraremos neste post (Qual a diferença entre as manufaturas aditiva e subtrativa?) de maneira bastante simplificada as principais diferenças entre as manufaturas aditiva e subtrativa e focaremos de uma maneira mais profunda alguns detalhes sobre a manufatura aditiva.

A manufatura subtrativa é um processo onde partimos de um bloco de matéria prima e parcialmente removemos material deste bloco. Alguns exemplos de processo de manufatura subtrativa são o torneamento, o fresamento, a retificação, a eletro-erosão a fio, a eletro-erosão por penetração etc..

De forma oposta ao processo de manufatura subtrativa, que remove material de um bloco, a manufatura aditiva constrói um modelo a partir do zero camada a camada a partir de um modelo tridimensional.

De uma forma mais técnica, de acordo com a ASTM – American Society for Testing and Materials, o termo manufatura aditiva significa “É um processo de união de materiais para a criação de objetos a partir dos dados de um modelo tridimensional, usualmente camada sobre camada, de forma oposta ao processo de manufatura subtrativa”. Também de acordo com a ASTM, alguns sinônimos de manufatura aditiva são, fabricação aditiva, processo aditivo, técnicas aditivas, manufatura aditiva por camadas, manufatura por camadas ou ainda, fabricação de forma livre (Freeform).

No processo de manufatura aditiva, tudo se inicia através da modelagem tridimensional de um objeto utilizando-se uma ferramenta CAD (Computer Aided Design), como por exemplo o CATIA V5 ou o CATIA V6 ou através da compra de um modelo tridimensional disponível em sites especializados.

A partir deste modelo tridimensional modelado ou comprado, gera-se um arquivo de formato STL que é enviado para o software da impressora 3D que irá usar este arquivo exportado para criar as camadas ou layers de impressão.

Após finalizado o processo de fatiamento ou no termo em Inglês slicing, o arquivo gerado é enviado para a impressora 3D que irá manufaturar cada uma destas camadas utilizando a sua própria tecnologia de impressão 3D e, a sobreposição de cada uma destas camadas ira gera o modelo tridimensional final – Leia baixo sobre as principais tecnologias de impressão 3D.

Principais tecnologias de impressão 3D

Abaixo segue uma breve explicação sobre as principais tecnologias de impressão 3D disponíveis no mercado. São elas:

FDM – Fused Deposition Modeling, ou em português, modelagem por deposição de fundido (Neste caso o termoplástico) – É a tecnologia que utiliza um filamento de termoplástico tracionado até um cabeçote de extrusão que será aquecido até o seu ponto de fusão e então depositados camada sobre camada para a criação de um modelo tridimensional. Pelo fato de usar termoplásticos reais, a tecnologia FDM é usada com frequência para construir geometrias complexas e componentes funcionais, peças de produção em baixo volume, acessórios de fabricação, gabaritos e fixações.

Polyjet – A tecnologia de impressão 3D PolyJet é um processo que deposita finas camadas de uma resina fotossensível líquida e que utiliza uma forte luz ultravioleta – UV – para a sua cura. Com esta tecnologia é possível a impressão em camadas de 16 mícrons, misturando-se diferentes resinas o que propicia aos modelos impressos um excelente acabamento e precisão além de diferentes níveis de dureza e cores. A tecnologia de impressão 3D PolyJet é uma opção excelente para criar modelos e protótipos realistas em alta resolução, moldes de injeção plástica para pequenas séries e modelos para a criação de moldes de silicone para a moldagem de poliuretano.

SLA – A estereolitografia ou SLA – stereolithography apparatus – constrói modelos usando um laser UV para solidificar resinas de um fotopolímero em estado líquido. Pela sua alta precisão e baixa resistência mecânica, ela é muito usada para produzir modelos conceituais, protótipos de grandes dimensões e modelos para a utilização no processo de fundição por cera perdida.

SLS – A Sinterização a Laser Seletiva ou em Inglês, Selective Laser Sintering, usa um laser de CO2 para aquecer e fundir pó de termoplásticos. Os modelos produzidos pelo processo de impressão 3D SLS possuem elevada resistência a ruptura e boa resistência ao calor e a produtos químicos.

DMLS – A sinterização a laser direta em metal ou em Inglês,  Direct Metal Laser Sintering, funde metal e ligas metálicas em pó usando um laser de alta potência para produzir peças metálicas robustas. A tecnologia DMLS produz peças metálicas já prontas para o uso, incluindo ferramentas e peças de produção para diversos setores da indústria.

Aplicações de uma impressora 3D

Desde as primeiras versões das impressoras 3D, a prototipagem rápida sempre foi uma das principais aplicações de uma impressora 3D porém, com a redução bastante significativa do custo do processo de impressão 3D, a melhoria na qualidade das impressoras, o aumento da velocidade de impressão e a possibilidade de impressão 3D em materiais com diferentes texturas e resistências mecânicas, hoje é possível uma gama de aplicações bem mais ampla e profissional.

Hoje há dezenas de aplicações para a impressão 3D mas duas das aplicações que estão se destacando muito neste momento são a impressão  3D de peças para uso final e a impressão de dispositivos, gabaritos e fixações para o ambiente de manufatura.

Na impressão de peças para uso final os modelos são impressos para serem usados diretamente em sua aplicação final, como na manutenção de equipamentos onde podemos substituir peças rapidamente de forma definitiva ou enquanto aguardamos a substituição final da peça danificada, na fabricação de pequenas séries, como no caso da aeronave Airbus A350 XWB ou até mesmo na impressão de biomodelos para serem utilizados em cirurgias e substituírem partes importantes de nosso corpo.

Na substituição de dispositivos, gabaritos e fixações para o chão de fábrica que antes eram usinados em metal ou nylon e que agora podemos imprimir em materiais como o ABS, o Nylon 12, o Policarbonato – PC ou até mesmo em um dos mais resistentes plásticos de engenharia, o Ultem e que substituem os seus antecessores com a mesma qualidade mecânica e com a redução de peso em alguns casos de mais de 80%.

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