Impressoras 3D: Minhas Primeiras Impressões

Impressoras 3D domésticas são cada vez mais populares, principalmente graças a projetos abertos como a RepRap. No Garoa Hacker Clube temos atualmente duas impressoras. Descrevo aqui minha primeiras experiências com elas.

Esponja do Mar, uma LulzBot AO-100 da Aleph Objects

As impressoras 3D tem evoluído rapidamente nos últimos anos, em termos de recursos, confiabilidade e preço. Não é surpresa que as duas impressoras do Garoa se diferenciam bastante nestes pontos, nem que ambas já estejam descontinuadas nos fabricantes. A impressora mais velha (a Bolinho de Chuva) trabalha com uma base bastante pequena e é extremamente temperamental.

Como todas tecnologias novas, a impressão 3D sofre com expectativas exageradas (hype). A qualidade da impressão depende de um grande número de fatores e muitas vezes o resultado pode ser extremamente frustrante.

Ops!

As impressoras 3D domésticas utilizam a tecnologia "Fabricação por Filamento Fundido". Os objetos são construídos depositando camadas sucessivas (de baixo para cima) de plástico derretido por uma cabeça (o extrusor) sobre uma base (cama). Motores de passo controlados por um microcontrolador (muitas vezes derivado do Arduino) movem a cabeça e/ou a base conforme comandos enviados por um micro (ou lidos de um cartão SD).

Os objetos são normalmente criados em um programa de modelagem 3D e posteriormente processados por um slicer, uma aplicação que fatia o objeto nas camadas e gera os comandos para a impressora. Estes comandos quase sempre estão na linguagem G-code. O firmware do microcontrolador traduz estes comandos nos movimentos dos motores.

Dada a forma de impressão, existem algumas limitações quanto aos objetos que podem ser impressos. Por exemplo, é complicada a impressão de partes sem um apoio inferior. Tomando como exemplo uma pirâmide, é fácil imprimi-la com a sua base apoiada na base da impressora e praticamente impossível imprimi-la de cabeça para baixo, com a ponta apoiada na cama.

Um ponto crítico é a impressão da primeira camada. Ela precisa aderir adequadamente na base, para que o objeto não se solte durante a impressão, com resultados catastróficos. Para facilitar, as camas atuais são aquecidas, com uma superfície de vidro para impressão (normalmente coberta por uma fita especial). Controle da temperatura da base e a limpeza da superfície são essenciais, assim como a regulagem correta do eixo Z (o eixo vertical). No ponto inicial, a cabeça deve pressionar ligeiramente a base. Não demais, a ponto de impedir a saída do plástico, nem de menos a ponto da camada inicial não fixar adequadamente.

Impressa uma boa camada inicial, as camadas seguintes dependerão ainda de muitas coisas. Precisão da mecânica, qualidade do modelo e do fatiamento do objeto, alimentação correta do filamento e condições ambientes favoráveis à manutenção das temperaturas são alguns dos fatores. Um outro problema surge na impressão de pequenos objetos: ao depositar uma camada a camada anterior pode estar ainda pouco sólida. Uma solução para isto é imprimir simultaneamente várias cópias do objeto.

Etapas iniciais de uma impressão

Etapas intermediárias, reparar o segmento "suspenso"

 

Etapa final e os objetos prontos

Um outro detalhe que às vezes não é mencionado é que as impressões podem demorar bastante. A impressão acima, de quatro peças pequenas, levou um pouco mais de meia hora (fora o tempo para preparar tudo e aguardar o aquecimento da extrusora e da cama).

Apesar de todos os contratempos e decepções, uma boa impressão compensa tudo isto.

Usando o objeto impresso

Nota: os objetos impressão são as presilhas inferiores do cubo de disquetes acima. Mais detalhes no site do Garoa e na página correspondente do Thingiverse (repositório de objetos para impressoras 3D)