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29 de setembro de 2021
O negócio de impressão 3D é um nicho global de US$ 10 bilhões que se concentra principalmente no desenvolvimento de máquinas (AMFG, 2020). Nesse setor, existem hoje centenas de empresas dedicadas à fabricação de impressoras 3D com tecnologia FDM (filamento fundido), a maioria delas com superfícies de impressão retangulares na faixa de 200 mm a 400 mm.
Atualmente, poucas empresas oferecem impressoras com áreas de impressão maiores do que essas, não porque o mercado não as exija, já que muitos segmentos do setor industrial requerem tamanhos muito maiores, mas porque há certos problemas técnicos que precisam ser resolvidos e que algumas dessas empresas não conseguem gerenciar com sucesso:
A impressão 3D de filamentos tem um limite natural dado pela quantidade de material fundido que pode ser extrudado por um bocal. É inviável usar sistemas de extrusão de mesa porque o tempo de impressão aumentaria drasticamente. Portanto, um dos aspectos técnicos mais importantes de uma máquina de grande formato é o fluxo de material que a extrusora da máquina é capaz de manipular. O modelo Big-T, por exemplo, tem um sistema de extrusora capaz de consumir um carretel padrão de 1 kg em aproximadamente 1 hora, enquanto um modelo de mesa com hotends E3D levaria 22 horas, o que, em termos de fluxo volumétrico, representa mais de 20 vezes por unidade de tempo. Esse recurso, juntamente com a possibilidade de velocidades de deslocamento mais altas, permite a produção de peças gigantes em tempos incrivelmente curtos.
Na impressão 3D, a velocidade é um fator essencial para a produção. Com o desenvolvimento de materiais avançados que competem com as qualidades obtidas por processos como a moldagem por injeção de plástico, aumentar a quantidade de peças impressas por unidade de tempo é uma meta obrigatória se você quiser dar o próximo passo e entrar no negócio de fabricação de peças finais. Para isso, são necessários sistemas de controle eletrônico e de movimento que trabalhem em conjunto para atingir precisões de micrômetros, geralmente em configurações amplamente usadas no setor de máquinas de mesa que são replicadas de uma máquina para outra.
No entanto, quando se deseja projetar uma máquina gigante e obter deslocamentos de impressão de até 1 metro, em máquinas como a Big-T, é necessário ajustar a engenharia. Nesses casos, é necessário rever as definições técnicas normalmente herdadas do setor de desktops, como o uso de steppers Nema 17, polias e correias GT2 com estruturas de máquina simplificadas, e, em vez disso, dar lugar a estruturas robustas projetadas para absorver os problemas associados ao seu próprio peso e às vibrações produzidas pelo movimento inercial de um cabeçote de impressão mais pesado, e a configurações de movimento de máquinas de nível industrial, como centros de usinagem CNC ou máquinas SMT. Além disso, as demandas de energia resultantes do uso de componentes mais robustos, com características superiores às do setor de desktops, exigem componentes eletrônicos e controladores mais sofisticados, bem como peças de firmware personalizadas que aproveitem ao máximo seu desempenho.
Assim como a fundação de um edifício, a primeira camada de um objeto impresso em 3D determina o sucesso de todo o trabalho, e conseguir isso é particularmente difícil quando as superfícies de impressão são muito grandes. A Trideo, em seu modelo Big-T de 1m3, gerencia uma fórmula de calibração integral que usa compensação digital automática das pequenas curvaturas da superfície de impressão, além de um balanceamento automatizado do sistema de movimento do eixo Z estrutural que garante a equidistância da primeira camada em todos os pontos da superfície. Além disso, o aquecimento homogêneo da superfície e o uso de adesivos de superfície complementam a fórmula de adesão perfeita.
O setor exige máquinas que sejam capazes de imprimir peças grandes em 3D. Chegou o momento em que a relação custo/benefício já é semelhante à de tecnologias substitutas, como tombamento ou laminação, mas com todo o valor agregado que a manufatura aditiva oferece e com uma pequena fração do tempo de desenvolvimento.
