Aula 02 - Principais Tecnologias de Manufatura Aditiva

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Principais Tecnologias de
Manufatura Aditiva
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PROIBIDA A REPRODUÇÃO TOTAL OU PARCIAL, SEM AUTORIZAÇÃO.
Lei nº 9610/98 – Lei de Direitos Autorais
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Principais Tecnologias de Manufatura Aditiva
Introdução
A Manufatura Aditiva (MA) surgiu como um novo princípio de fabricação, baseado na
adição sucessiva de camadas de material, que é uma abordagem completamente distinta
dos métodos tradicionais de fabricação. No contexto atual, o uso da MA está se
expandindo, oferecendo novas possibilidades para a criação de componentes com
geometria complexa e personalizada, além de possibilitar a fabricação mais rápida e
econômica de protótipos e produtos finais.
Desenvolvimento
1. FDM (Fused Deposition Modeling)
O FDM é uma das tecnologias mais amplamente utilizadas na Manufatura Aditiva. De
acordo com Volpato (2016), o processo de FDM envolve a extrusão de filamentos
termoplásticos aquecidos, que são depositados camada por camada, criando a geometria
do objeto. O material utilizado pode variar entre ABS, PLA, nylon, policarbonato, entre
outros. O filamento é fundido localmente antes de ser resfriado rapidamente, formando
camadas que se aderem entre si.
O FDM é particularmente eficaz para a produção de protótipos funcionais e modelos de
encaixe, sendo uma escolha comum para a fabricação de gabaritos e dispositivos de baixo
custo. É uma das tecnologias mais acessíveis e amplamente utilizadas para prototipagem
rápida, especialmente em materiais termoplásticos. No entanto, apresenta limitações
quanto ao acabamento superficial e à precisão, especialmente quando comparado a
outras tecnologias de MA, como o SLA/DLP. A precisão e o acabamento podem ser
melhorados com o uso de impressões com camadas finas, mas a qualidade ainda fica
abaixo de outras opções como SLA/DLP.
2. SLA/DLP (Estereolitografia e Processamento de Luz Digital)
Essas duas tecnologias se baseiam na fotopolimerização, um processo em que a luz é
usada para curar camadas de resina líquida fotopolimerizável. A Estereolitografia (SLA)
utiliza um feixe laser para curar as resinas, enquanto o DLP projeta uma imagem ou
máscara digital sobre a superfície da resina para curar uma camada inteira de uma vez, o
que resulta em uma fabricação mais rápida.
As vantagens dessas tecnologias incluem uma alta precisão dimensional e excelente
acabamento superficial. Elas são ideais para a criação de protótipos estéticos e peças que
exigem uma alta qualidade visual, como modelos médicos e odontológicos. Contudo, as
resinas utilizadas são de custo elevado, o que pode limitar a aplicação para peças
funcionais que exigem resistência mecânica. O SLA é mais preciso que o DLP em termos
de resolução, enquanto o DLP pode ser mais rápido, devido ao seu processo de cura em
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camada única.
3. SLS (Sinterização Seletiva a Laser de Polímeros)
O processo de SLS utiliza um laser CO₂ para sinterizar seletivamente camadas de pó
polimérico. O material utilizado pode ser PA (poliamida), PE (polietileno), entre outros, e a
sinterização ocorre de forma seletiva, unindo as partículas de pó.
Uma das principais vantagens do SLS é a maior liberdade geométrica, pois o pó não
sinterizado atua como suporte, permitindo a criação de peças mais complexas sem a
necessidade de estruturas de suporte adicionais. Além disso, o SLS é ideal para a
produção de protótipos funcionais e peças de uso final em polímeros. No entanto, o
acabamento superficial pode ser mais áspero em comparação com outras tecnologias,
como SLA/DLP, e o pós-processamento, como jateamento de areia ou polimento, pode ser
necessário para melhorar a qualidade da peça.
4. SLM/DMLS/EBM (Fusão de Leito de Pó Metálico)
Essas tecnologias utilizam lasers (SLM/DMLS) ou feixes de elétrons (EBM) para fundir
completamente o pó metálico, criando peças com alta densidade e excelentes
propriedades mecânicas. De acordo com Volpato (2016), essas tecnologias são altamente
eficazes para a produção de peças finais funcionais, especialmente em aplicações
aeroespaciais e biomédicas.
As vantagens incluem a capacidade de fabricar geometrias complexas e peças com alta
resistência mecânica, sendo ideais para a produção de componentes críticos. O SLM/DMLS
oferece maior precisão e melhor acabamento em comparação com o EBM, mas o EBM é
mais eficaz para materiais com alta fusão, como titânio, sendo útil em ambientes de alta
temperatura, como na indústria aeroespacial. O custo elevado dos equipamentos e a
necessidade de um ambiente controlado (como atmosferas inertes para SLM/DMLS)
limitam a acessibilidade dessa tecnologia, tornando-a mais adequada para indústrias de
alta performance.
5. Binder Jetting e Sheet Lamination
O processo de Binder Jetting envolve o depósito seletivo de um agente aglutinante sobre
camadas de pó. Esse processo pode ser utilizado com uma ampla gama de materiais,
incluindo metais, polímeros, cerâmicas e areia, mas, como mencionado, exige pós-
processamento para consolidar a peça final. O Binder Jetting é eficiente para a produção
de peças grandes e complexas, mas as peças finais precisam ser sinterizadas para obter
resistência mecânica.
Já o Sheet Lamination utiliza lâminas finas que são coladas para formar a geometria do
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objeto. Essa tecnologia oferece a capacidade de trabalhar com materiais como papel,
polímeros e metais. É especialmente útil para a produção de componentes grandes e
complexos a partir desses materiais. Ambas as tecnologias oferecem vantagens, como a
versatilidade na escolha de materiais, mas apresentam limitações quanto ao acabamento
superficial e à resistência mecânica sem pós-processamento adequado.
6. Deposição com Energia Direcionada (DED)
A tecnologia DED é usada para processar materiais como metais, polímeros e cerâmicas,
depositando-os camada por camada enquanto são fundidos por energia térmica. O DED é
particularmente útil para reparação de peças e em aplicações que exigem a deposição
rápida de material.
As vantagens do DED incluem a alta taxa de deposição e a flexibilidade para trabalhar
com múltiplos materiais, o que é particularmente útil em aplicações de manutenção e
reparo de peças grandes. No entanto, a precisão do DED é relativamente baixa em
comparação com outras tecnologias, e a peça final geralmente requer pós-processamento,
como usinagem, para alcançar o acabamento desejado.
Conclusão
A Manufatura Aditiva tem se consolidado como uma solução inovadora para a fabricação
de componentes e protótipos, oferecendo vantagens como maior liberdade geométrica,
personalização e redução de desperdício de material. No entanto, cada tecnologia possui
suas vantagens e limitações, e a escolha do processo ideal depende da aplicação
específica, dos requisitos de precisão e das propriedades mecânicas desejadas. À medida
que a MA continua a evoluir, espera-se que as limitações de custos e precisão sejam
superadas, ampliando ainda mais suas aplicações em diferentes indústrias, incluindo a
aeroespacial, biomédica e automotiva.