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segunda-feira, 1 de abril de 2013


Transformar uma ideia virtual em um objeto real, essa é a proposta das impressoras 3D. Ela é um tipo de impressora que cria modelos tridimensionais depositando sucessivas camadas de material, permitindo a prototipação rápida com um custo inferior aos processos tradicionais.



O primeiro passo para uma impressão 3D é termos um modelo tridimensional do objeto, eles podem ser criados em um software para computação gráfica ou gerados por um scanner 3D. Existem diversos softwares de modelagem como AutoCad, Blender, Google SkecthUP, TinkerCad entre outros. Alguns sites disponibilizam objetos prontos para impressão, um dos que mais se destaca é o thingiverse, onde a própria comunidade cria e compartilha seus objetos.

Exemplos softwares de modelagem 3D:

Google SketchUp 



Blender




TinkerCad



Repositório com modelos compartilhados pelos usuários




Softwares de impressão
Antes de imprimir o modelo 3D, precisamos processar o arquivo por um software chamado de "fatiador",  ele converte o modelo em uma série de camadas finas especificadas no padrão G-CODE. Com o software de impressão é possível  visualizar como a peça será impressa, o total de filamento gasto e tempo total de impressão.





Tipos de impressoras
Nesse artigo vamos apresentar um modelo cartesiano chamado Graber I3, ele foi construído em nosso laboratório. As impressoras cartesianas são as mais comuns, tem um custo baixo, boa impressão e são mais fáceis de montar e calibrar.




A impressora cartesiana utiliza os eixos x, y e z que se movimentam durante a impressão. Cada eixo é controlado diretamente por um parafuso ou correia, para se movimentar em uma determinada distância é necessário apenas a rotação do motor em um ângulo correto.

Vamos entender os componentes básicos da impressora.

Estrutura
Ela é responsável em dar forma física a impressora, no modelo escolhido é feito um corte a laser de uma placa de MDF e utiliza parafusos, porcas, barras lisas, roscadas e rolamentos para montagem.


Arquivo usado para corte do frame



Frame Cortado




Placa Controladora
O principal componente eletrônico da impressora 3D é a placa controladora. Ela é responsável em processar as definições do arquivo G-CODE  como temperatura da mesa, bico, coordenadas de impressão, velocidade de impressão, altura da camada e comandar a eletrônica. No nosso projeto, a placa controladora  é um Arduino Mega e utiliza uma Ramps como placa de comando.

Arduino



Ramps


Esquema de ligação de uma impressora 3D



Motores de Passo
A impressora 3D exige força, velocidade e precisão milimétrica em seus movimentos, motores de passo atendem esses requisitos.




Extrusor
O extrusor é responsável por depositar a camada de filamento durante a impressão. Ele é composto pelo hotend (bico aquecido),  termistor, motor de passo e o parafuso trator.


HotEnd




A cada camada de impressão, a placa controladora gerencia  a temperatura do bico aquecido e a velocidade do motor de passo para extrusão do plástico. A placa controladora utiliza a leitura realizada pelo termistor para controlar a temperatura definida para impressão no arquivo G-CODE.


Mesa de impressão
A mesa de impressão é responsável por acomodar a peça que está sendo impressa, sua limpeza e alinhamento são requisitos essenciais para uma boa qualidade final da peça. De acordo com o tipo de filamento utilizado é necessário utilizar uma mesa aquecida e aplicar uma fita ou cola para evitar o descolamento da peça durante a impressão.





Termistores
São componentes eletrônicos que têm a sua resistência elétrica alterada termicamente. Eles são usados na impressora para que a placa controladora mantenha a temperatura da mesa e bico definida no G-CODE.




EndStops
O endstop é uma chave utilizada pela placa controladora para identificar o final de curso dos eixos X, Y e Z. Com o final de curso identificado, a placa encontra as coordenadas para impressão.


EndStop mecânico


EndStop Ótico



Filamento
É a matéria prima para a impressão, atualmente existem diversos tipo de materiais, com características de resistência e térmica diferentes. Vamos falar sobre ABS e PLA.





ABS: É um dos materiais mais utilizados. Ele é rígido e leve, com um equilíbrio entre resistência e flexibilidade. Requer aquecimento da mesa de impressão. Como vantagem possui um custo um pouco inferior e as peças impressas apresentam melhor resistência mecânica e térmica, como desvantagem, peças grandes tendem a descolar e empenar durante a impressão.

PLA: É produzido a partir de materiais biodegradáveis. Não requer aquecimento da mesa de impressão. Como vantagem tem pouco descolamento e empenamento e como desvantagem um custo superior. As peças possuem uma resistência mecânica e térmica um pouco inferior ao ABS.

No nosso laboratório temos as duas opções de filamento, e de acordo com a peça a ser impressa decidimos qual material usar.


Vamos ver algumas fotos e um vídeo de nossa impressora





















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Um comentário :

  1. Bom dia pessoal!
    Estou terminando o curso de Eng. da Computação na Unisantanna e tenho como tema de TCC Impressora 3D de baixo custo. Essa é a impressora mais barata disponível?

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