Guias de Design para Manufatura Aditiva

Toda tecnologia de manufatura apresenta restrições que devem ser consideradas durante o projeto do dispositivo que será fabricado. Por isto é fundamental conhecer os Guias de Design para Manufatura Aditiva!

Por exemplo, para um processo de fabricação por injeção plástica é necessário observar características como: espessura da peça (obter melhor uniformidade da contração e evitar partes deformadas), ângulo de saída da peça no molde, inserção de nervuras para aumentar rigidez em determinado local da peça, entre outras.

 

Para a Manufatura Aditiva não é diferente!

Apesar da manufatura aditiva ser um processo produtivo que permite a fabricação de peças com alta complexidade geométricas, existem algumas limitações e restrições que devemos ficar atentos, desde o início do projeto, para que seja possível obter o resultado esperado.

A imagem abaixo mostra um exemplo clássico para impressão 3D com a tecnologia FDM: peça com ângulos menores que 45° devem ter suporte ou então falhará (como pode ser visto na imagem).

Falha Impressão 3D FDM. Fonte: https://tge.readthedocs.io/en/latest/content/mechanical/design_3D_printing.html
Falha Impressão 3D FDM. Fonte: https://tge.readthedocs.io/en/latest/content/mechanical/design_3D_printing.html

Por isto a importância dos Guias de Design para Manufatura Aditiva!

 

Por onde começar

Antes de procurar o guia para começar o seu projeto é importante entender e definir qual tecnologia, equipamento e material de Manufatura Aditiva será utilizado, pois as restrições/limitações variam entre tecnologias, fabricantes e materiais.

Por exemplo, na tecnologia FDM é necessário usar suporte (em geral para peças com ângulos maiores de 45°), enquanto que na Fusão em Leito de Pó (para polímeros), não é necessário suporte (o próprio pó já desempenha esta função).

Assim, a escolha do processo mais adequado vai depender de alguns fatores: tamanho da peça, acabamento superficial necessário, resistência, função da peça, custos, entre outros.

Definido este ponto, pode-se buscar o guia que vai te ajudar no seu projeto. Os Guias são materiais produzidos pelos fabricantes dos equipamentos, consultores, Bureaus de serviços de Manufatura Aditiva e pesquisadores. Estes documentos vão contribuir com os designs/projetistas ao indicar quais são os tipos de geometrias, dimensões, materiais e recursos que podem (ou não) ser utilizados.

Além disso, os guias vão apresentar também oportunidades de projeto e liberdades de criação, que muitas vezes não conhecemos.

 

Handbook Multi Jet Fusion da HP

No Handbook de impressão 3D da tecnologia Multi Jet Fusion da HP, por exemplo, são apresentados diversos modelos de encaixe para componentes. Um destes é apresentado a seguir, onde tem uma alternativa de encaixe (em forma de L) como opção, devido a restrições geométricas de alguns projetos.

HP Multi Jet Fusion – 3D Printing Handbook
HP Multi Jet Fusion – 3D Printing Handbook

Ou seja, é importante entender e ter conhecimento dos guias, pois eles que vão indicar possíveis restrições (furo, espessura parede, texturas, orientação das peças, minimização de suporte), alternativas de projetos, entre outros.

A seguir são apresentadas alguns dicas e informações de projeto, com base em diferentes tecnologias, obtidas em guias de Design for Additive Manufacturing (DfAM).

Importante: estas dicas e informações não são válidas para todas tecnologias, fabricantes e materiais. É fundamental obter estas informações da tecnologia específica que vai utilizar!

Tecnologia FDM

  • Deformações: podem acontecer em paredes com seções finas que não tenham suportes. Isto acontece, principalmente, devido à contração da peça durante o resfriamento. Por isto, é importante saber qual relação de Altura x Espessura de parede deve ser utilizada.
Warping Peça FDM. Fonte: https://grabcad.com/tutorials/fused-deposition-modeling-fdm-design-guidelines
Warping Peça FDM. Fonte: https://grabcad.com/tutorials/fused-deposition-modeling-fdm-design-guidelines

 

  • Furo: deve ver no guia o diâmetro mais adequado e pensar na melhor posição de impressão (na horizontal, a face do furo é composta de várias camadas, devido ao fatiamento; na vertical, o furo geralmente é menor do que o do projeto, devido a compressão das camadas próxima ao furo).
Furos peça FDM. Fonte: https://all3dp.com/2/how-to-design-parts-for-fdm-3d-printing/
Furos peça FDM. Fonte: https://all3dp.com/2/how-to-design-parts-for-fdm-3d-printing/

 

  • Anisotropia: avaliar direção de aplicação da forma, para considerar melhor posição de construção. Na aplicação abaixo, a peça deveria ser impressa com outra configuração ou posicionamento.
Ruptura peça 3D. Fonte: https://formlabs.com/eu/blog/isotropy-in-SLA-3D-printing/
Ruptura peça 3D. Fonte: https://formlabs.com/eu/blog/isotropy-in-SLA-3D-printing/

 

Anisotropia impressão 3D. Fonte: https://formlabs.com/eu/blog/isotropy-in-SLA-3D-printing/
Anisotropia impressão 3D. Fonte: https://formlabs.com/eu/blog/isotropy-in-SLA-3D-printing/

Tecnologia Fusão em Leito de Pó (Powder Bed Fusion – PBF)

  • Algumas especificações para furos, fontes, entre outras, da tecnologia MJF da HP.
    HP Multi Jet Fusion – 3D Printing Handbook
    HP Multi Jet Fusion – 3D Printing Handbook

    HP Multi Jet Fusion – 3D Printing Handbook
    HP Multi Jet Fusion – 3D Printing Handbook
  • Fabricação de dutos estreitos: para retirada do material internamente pode-se projetar e imprimir uma tira ou corrente através do duto. Ao puxar a corrente ela vai retirar a maior parte do material que está dentro do duto.

    HP Multi Jet Fusion – 3D Printing Handbook
    HP Multi Jet Fusion – 3D Printing Handbook
  • Rosca interna: deve-se realizar um pré-furo e depois usar um macho para finalização. Uma tabela é disponibilizada para ajudar a definir o pré-furo.
    HP Multi Jet Fusion – 3D Printing Handbook
    HP Multi Jet Fusion – 3D Printing Handbook

    HP Multi Jet Fusion – 3D Printing Handbook
    HP Multi Jet Fusion – 3D Printing Handbook
  • Nível de tolerância dimensional alcançado: IT 13

    HP Multi Jet Fusion – 3D Printing Handbook
    HP Multi Jet Fusion – 3D Printing Handbook

Tecnologia Fusão a Laser Seletiva (Selective Laser Selting – SLM)

  • Ângulos menores que 45° precisam de suporte, semelhante a FDM.

    Fonte: https://www.etmm-online.com/5-tips-for-additive-manufacturing-designs-gal-758535/?p=4
    Fonte: https://www.etmm-online.com/5-tips-for-additive-manufacturing-designs-gal-758535/?p=4
  • Espessuras de parede menores que 1 mm precisam seguir uma relação entre altura e espessura da parede (Ex.: 40:1).

    Fonte: Protolabs.
    Fonte: Protolabs.

Lembre-se:

Os guias são importantes para direcionar o que pode ser realizado, mas eles não conseguem abranger todas possibilidades de formatos e problemas que podem acontecer.

Por isso, mantenha-se sempre atualizado com a tecnologia que está utilizando, conversando com fornecedores, consultores e especialistas, para buscar a melhor forma de realizar seu projeto e impressão na tecnologia utilizada.


Você conhece as “Etapas do Processo de Manufatura Aditiva”? Clique aqui e confira!

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Luan Saldanha

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