Manufatura aditiva ou manufatura de peças plásticas injetáveis? Entenda qual a diferença entre as aplicações

Por Enderson Moura
Técnico master em SOLIDWORKS na SKA

Assunto intrigante e muitas vezes desconexo. Você sabe qual é a diferença entre injeção de polímeros e manufatura aditiva? 

Há diversidades entre esses processos e é importante conhecer as características e condições de operação que cada um apresenta. Iniciamos com o processo de manufatura de peças plásticas que consiste em um método versátil, pois abrange a produção de moldes simples e complexos, sendo apropriado tanto para termorrígidos quanto para termoplásticos. Possui uma elevada produtividade e reprodutibilidade das peças, devido à utilização de um molde padrão. É um processo descontínuo e cíclico. Como produtos da injeção, tem-se os potes, as conexões, os brinquedos, os para-choques, os tanques de combustível e até mesmo as partes de um refrigerador. 

Normalmente os moldes são confeccionados em aço e podem ter uma ou mais cavidades, geralmente resfriados por água a uma temperatura mais baixa. Neste processo, as injetoras são importantes bem como a capacidade de injeção e a força de fechamento. A capacidade de injeção determinada pelo fabricante é dimensionada em gramas de poliestireno enquanto a força de fechamento é medida em toneladas. 

De forma oposta ao processo de manufatura de peças plásticas, 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, a manufatura aditiva  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 de peças plásticas. 

No processo de manufatura aditiva, tudo se inicia através da modelagem tridimensional de um objeto, utilizando-se uma ferramenta CAD como, por exemplo, o SOLIDWORKS ou o CATIA V6. A partir deste modelo tridimensional, gera-se um arquivo de formato STL, que é enviado para o software da impressora 3D que, por sua vez, irá usar este arquivo exportado para criar as camadas ou layers de impressão. 

Após finalizado o processo, o arquivo gerado é enviado para a impressora 3D que irá manufaturar cada uma destas camadas utilizando a sua própria tecnologia de impressão 3D. A sobreposição de cada uma destas camadas irá gerar o modelo tridimensional final. Veja abaixo as principais tecnologias de impressão 3D:

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, depositado camada sobre camada para a criação de um modelo tridimensional. Pelo fato de utilizar 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 à 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. 

A prototipagem rápida sempre foi uma das principais aplicações de uma impressora 3D porém, com a redução significativa do custo do processo de impressão, a melhoria na qualidade das impressoras, o aumento da velocidade de impressão e a possibilidade de materiais com diferentes texturas e resistências mecânicas, hoje é possível uma gama de aplicações bem mais ampla e profissional. Atualmente há dezenas de aplicações para a impressão 3D, mas duas das aplicações que estão se destacando muito neste momento são peças para o 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.

Vasos sanguíneos impressos em 3d 

Desde os primeiros passos da fabricação aditiva, os pesquisadores se deram conta do potencial da impressão 3D para fabricar tecidos biomiméticos, incluindo vasos sanguíneos. Agora os resultados já são melhores, com uma bioimpressora 3D conseguindo fabricar um vaso sanguíneo totalmente funcional e capaz de se integrar a um tecido vivo. 

As biotintas usadas na impressão foram formuladas a partir de células musculares lisas de uma aorta humana e células endoteliais de uma veia umbilical. Isso permitiu criar uma arquitetura de camada dupla que superou qualquer tecido biomimético projetado até agora, aproximando os vasos sanguíneos impressos em 3D de várias etapas fundamentais para seu uso clínico. 

Os vasos sanguíneos fabricados artificialmente foram enxertados como aortas abdominais em cobaias. Nas semanas seguintes, os cientistas observaram uma transformação na qual os fibroblastos formaram uma camada de tecido conjuntivo na superfície do implante, integrando o vaso enxertado como parte do tecido vivo existente. 

Com o avanço da tecnologia a manufatura aditiva será cada vez mais comum em laboratórios e estudos clínicos. 

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