Impressora 3D Final (1)

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Introdução
A Impressão 3D também conhecida como prototipagem rápida, é uma forma de tecnologia de fabricação aditiva onde um modelo tridimensional é criado por sucessivas camadas de material. São geralmente mais rápidas, mais poderosas e mais fáceis de se usar do que outras tecnologias de fabricação aditiva.
Neste trabalho nos focamos em saber a sua origem, características, evolução, e principios de funcionamento...
Desenvolvimento
A Impressão 3D também conhecida como prototipagem rápida, é uma forma de tecnologia de fabricação aditiva onde um modelo tridimensional é criado por sucessivas camadas de material. São geralmente mais rápidas, mais poderosas e mais fáceis de se usar do que outras tecnologias de fabricação aditiva. Oferecem aos desenvolvedores de produtos a habilidade de num simples processo imprimirem partes de alguns materiais com diferentes propriedades físicas e mecânicas. Tecnologias de impressão avançadas permitem imitar com precisão quase exata a aparência e funcionalidades dos protótipos dos produtos.
Fabricação aditiva é o processo de criar objetos a partir de modelos digitais. As tecnologias de fabricação aditiva compreendem a fusão a laser, fundição a vácuo e moldagem por injeção. A fusão a laser é um processo de fabricação aditiva digital que utiliza energia laser concentrada para fundir pós metálicos em objetos 3D. 
A fusão a laser é uma tecnologia de fabricação emergente, com presença na indústria médica (ortopedia), aeroespacial, assim como nos setores de engenharia de alta tecnologia e eletrônica
A fundição a vácuo basicamente é utilizada para produzir protótipos de alta qualidade em variedade de resinas de poliuretano (PU) que mimetizam o desenho de polímeros de engenharia. O nylon também pode ser fundido a vacuo e criar matrizes de cera para processos de fundiçao de cera perdida. Algumas máquinas injetoras são apropriadas para a produção de pequenas series, utilizando molde de resina, ou produção em série de pequenas peças pesando ate 12 gramas dependendo do modelo escolhido
Origem
A Impressão 3D surgiu em 1984, a primeira impressão 3D funcionando a pleno vapor foi inventada por Chuck Hull, um engenheiro físico norte-americano do estado da Califórnia, em 1984, utilizando a estereolitografia, tecnologia precursora da impressão 3D. 
Hull já havia desenvolvido um ano antes a tecnologia do que viria a ser a máquina, quando ela tinha duas funções principais, sendo uma delas a criação ela foi criada no dia 16/4/1984 usando lâmpadas para solidificação de resinas, primeiro objeto criado pela ferramenta. Uma das primeiras versões comerciais semelhantes às impressoras de depósito por fusão, semelhantes àquelas impressoras 3D domésticas, foi desenvolvida por S. Scott Crump, co fundador da Stratasys, Ltd, em 1989.
A principal, entretanto, foi a confecção de partes de plástico de forma rápida, já que o processo tradicional levava de seis a oito semanas, e as peças ainda precisavam ser refeitas diversas vezes devido a problemas na manufatura. Sendo assim, com a produção desses componentes em um ambiente controlado e de maneira muito mais veloz, a impressora 3D já demonstrava flexibilidade e rapidez, duas de suas principais características até 2014. A tecnologia de impressão 3D desenvolvido pela Carbon3D Inc., permite objetos crescerem a partir de um meio líquido continuamente em vez de ser construído camada por camada, como têm sido desde dos anos 90, o que representa uma abordagem fundamentalmente nova para a impressão 3D. A tecnologia permite que os produtos prontos para uso serem feito 25 a 100 vezes mais rápido do que outros métodos e cria geometrias anteriormente inatingíveis que abre oportunidades para a inovação, não só na área da saúde e medicina, mas também em outras grandes indústrias como automotiva e de aviação.
Principios de Funcionamento
Recentemente, as impressoras 3D tornaram-se financeiramente acessíveis  para pequenas e médias empresas, levando a prototipagem da indústria pesada para o ambiente de trabalho. Além disso, é possível simultaneamente depositar diferentes tipos de materiais. A tecnologia é utilizada em diversos ramos de produção, como em joalheria, calçado, design de produto, arquitetura, automotivo, aeroespacial e indústrias de desenvolvimento médico (Graças aos avanços da impressão 3D, é possível imprimir tudo, desde próteses a corações, rins e outros órgãos vitais humanos). Recentemente pesquisadores do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique, na Suíça, divulgaram um vídeo mostrando um coração feito através de impressão 3D realizando batimentos similares ao órgão real. Agora, os pesquisadores estão trabalhando o uso da tecnologia em uma máquina de fabricação de moléculas para simplificar química complexa.
Modelo do corte em 3D
Modelagem
Para que haja a impressão de algum objeto em 3 dimensões é necessário antes de tudo realizar a Modelagem. Os Modelos para impressões 3D podem ser criados através de um software de modelagem em 3D ou através de uma digitalização em 3 dimensões. Um software de modelagem tridimensional é utilizado para desenhar o que será impresso. Como alternativa, se pode baixar um modelo já pronto. O computador envia as instruções para a impressora, que aquece a matéria-prima e começa a desenvolver o modelo em uma pilha muito fina de camadas.
Modelos para impressões 3D podem ser criados através de um pacote CAD (do inglês: Computer aided design) ou através de scanner 3D. O processo de modelagem manual dos dados geométricos preparando para computação gráfica 3D é semelhante às artes plásticas, como escultura. A digitalização 3D é um processo de análise e coleta de dados de objeto real, a sua forma e aparência, e construção de modelos tridimensionais digitais. A criação manual de modelos de impressão 3D é altamente complexa para usuários comuns (que não tenham um nível avançado de conhecimento na área). Por esse motivo, nos últimos anos, surgiram várias empresas no mercado de impressão 3D.
Filamentos
Existem diversos tipos de insumo para impressões 3D. Impressoras do tipo FDM(Modelagem por Fusão e Deposição) usam polímeros termoplásticos, geralmente comercializados em rolos e com espessuras entre 1,75 e 3 mm (1,75mm é o mais popular). Uma vez inserido na impressora, o filamento é derretido e expelido pelo extrusor, dando o formato volumétrico dos objetos.
Impressão
Para executar uma impressão, o dispositivo lê o projeto a partir de um arquivo *.STL e estabelece camadas sucessivas de líquido, pó, papel ou folha de material para construir o modelo através de uma série de seções transversais. Estas camadas, que correspondem às seções transversais virtuais a partir do modelo de CAD, são unidos automaticamente ou fundidos para criar a forma final. A principal vantagem desta técnica é a sua capacidade para criar praticamente qualquer forma ou característica geométrica.
No uso doméstico já foram criados acessórios diversos, brinquedos, capas de celular, esculturas, objetos de decoração, sapatos, objetos de cozinha, etc. No uso empresarial, algumas empresas criam protótipos de produtos, como moveis planejados, eletrodomésticos, peças automobilísticas, instrumentos musicais, joias e até armas de fogo. Na área da saúde, protótipos de crânio e de outros ossos já foram criados para auxiliar em uma operação.
Impressoras 3D montam objetos, camada por camada, a partir de pedaços de materiais, da mesma forma que as impressoras tradicionais criam imagens de pontos de tinta ou toner. Esse método de fabricação é chamado de aditivo, em oposição à produção subtrativa, que remove as partes de que não se precisa a partir do material bruto.
Imagine um bolo com muitas camadas, sendo criado pedaço por pedaço, desde o início, até que o todo esteja montado. O procedimento depende do objeto que vai ser impresso. Em geral, o material é derretido (no caso do plástico, por exemplo) e aplicado por bicos de extrusão até formar o objeto tridimensional.
A impressão 3D tem início a partirdo nada: começa adicionando materiais, camada por camada, até que o item esteja pronto. O tempo de impressão varia de acordo com o tamanho do produto desejado: pode levar de poucos minutos a muitas horas.
Serviços de Impressão 3D
Os bureaus de impressão 3D tem se popularizado cada vez mais como centros de compartilhamento de soluções especializadas em manufatura aditiva. Há dois modelos hoje em voga, sendo:
Empresas pequenas que utilizam ferramentas digitais para recebimento dos arquivos dos modelos 3D, imprimem em plástico por deposição e enviam as peças prontas pelos correios ou.
Empresas maiores que recebem os clientes em seus espaços e oferecem uma ampla gama de serviços como modelagem 3D, impressão por meio de diversas tecnologias e materiais e acabamento profissional. 
A evolução da indústria mundial
É uma forma de tecnologia de fabricação aditiva onde um modelo tridimensional é criado por sucessivas camadas de material. Nos últimos anos, vem tornando-se financeiramente acessíveis para pequenas e medias empresas. As impressoras 3D são a evolução da indústria mundial, elas são usadas para varias finalidades na indústria. São na maioria das vezes mais rápidas, mais poderosas e mais fáceis de usar do que outras tecnologias de fabricação aditivas.
Tem trazido muitos avanços na área da medicina, sendo o único meio pratico de fabricação de órgãos. Utilizando a impressora 3D para fabricação de um produto, usa-se menos matéria prima, fazendo uma grande diferença para o consumidor final. Usa-se para a fabricação de vários produtos como: Carros de baixo custo e alta durabilidade; Impressão de alimentos, com a possibilidade de agradar todos os paladares; Fabricação de órgãos, sendo o único meio de prático e eficiente de se produzir um órgão humano. Armas de fogo; E uma infinidade de produtos.
Tipos de Impressora 3D
Selective Laser Sintering - Sinterização Seletiva a Laser (SLS)
São chamadas de Sinterização Seletiva a Laser por conter lasers poderosos que endurecem uma quantidade variada de materiais, como vidro, cerâmica, nylon e alguns metais como alumínio.
Porém essa tecnologia é pouco acessível pelo preço que se paga sendo assim mais comumente encontrada em empresas e não em residências.
Stereolithography - Estereolitografia (SLA)
Apesar do nome ser complicado e talvez nunca ter ouvido falar sobre ela, foi a primeira impressora 3D criada em 1983. Seu fundador se chama Chuck Hull, também fundador da 3D System Corp.
É uma impressora que utiliza resinas líquidas como matéria prima. um laser percorre a resina formando o desenho de cada camada que será enrijecida formando assim, camada por camada, uma peça em 3D.
Este método requer, normalmente um acabamento em virtude dos defeitos com sua fabricação, por exemplo, algumas peças passam por uma exposição ao calor para enrijecer melhor e ter assim uma qualidade maior ao final.
É considerado o melhor método de impressão 3D caseira hoje em dia graças ao belíssimo acabamento da peça pois como é feito com laser as alturas das camadas são extremamente finas, normalmente mais finas que um fio de cabelo.
Sua espessura pode chegar à 0,005mm a altura da camada. Porém o seu maior defeito é a baixa resistência da peça final em questão, portanto ao escolher um tipo de impressora sempre deve-se estar atento ao objetivo da impressora.
Digital Light Processing - Processo Digital por Luz (DLP)
A sigla, em inglês, significa “processo digital por luz” e serve para designar um tipo de impressora bastante similar com as estéreo litográficas. Nesse modelo, o equipamento usa uma fonte de luz diferente do laser.
Sabe-se que lasers possuem uma frequência e uma energia alta. Este tipo de impressora utiliza com mais facilidade a faixa da luz visível para seu processo. Isto faz com que sua produção seja mais barata pois é comumente utilizado projetores comuns para construção. Outro ponto que difere das impressoras SLA é a resina que é escolhida para uma faixa do espectro diferente.
Isso faz das DLP impressoras bastante rápidas para confeccionar objetos com alta resolução e riqueza de detalhes, já que não é necessário um ponto de laser percorrer todo o desenho da camada, e sim um projetor que forma o desenho da camada inteira.
Mas as mesmas limitações das estéreo litográficas se manifestam aqui:
produtos mais frágeis podem ter vida útil reduzida. Além disso, a atenção com acabamento pós-impressão pode ser necessária.
Fusion Deposition Modeling – Modelagem por Fusão e Deposição – FDM
Um dos mais famosos tipos de impressão 3D caseira, seu nome já é autoexplicativo. Funciona com o derretimento de um filamento de plástico que é depositado em uma superfície, seguindo uma sequência de comandos previamente feitos por computador. Desta forma vai se depositando o plástico derretido até a peça se formar, camada por camada.
A limitação desta tecnologia começa pela qualidade da peça. Como o material vai passar por um bico extrusor o furo tem limitações mínimas por questão de construção e de força de motores na hora de empurrar o plástico derretido. Isto faz com que a qualidade de detalhes do final seja relativamente pequena. Um dos maiores problemas também é o tempo de impressão, como é por depósito de plástico o processo é muito demorado e a qualidade da impressão é diretamente proporcional ao tempo, visto que para ter uma melhor qualidade
devemos diminuir a altura da camada logo a máquina terá um maior caminho para percorrer Apesar dessas limitações é uma tecnologia de fácil acesso e com um custo benefício muito acima das outras. Hoje já existem fóruns e uma gama de informações sobre esse tipo de impressora.
Características
Partes de uma Impressora (Estrutura Física)
Para facilitar a comunicação é necessário ter conhecimento de nomes básicos sobre as partes que compõem uma impressora 3D caseira de tecnologia FDM, portanto a seguir está uma pequena lista sobre alguns nomes utilizados:
Extrusora: máquina que se opera a extrusão. É chamado de extrusora o conjunto todo que compõe a parte da impressora que fará com que o plástico seja empurrado para ser derretido e depositado na mesa para formação da peça. Estar ciente que este nome engloba todo maquinario da impressora que tem este fim.
Bico extrusor: Diferente de extrusora, este é o nome dado ao conjunto de metal que fará o processo de derretimento do plástico.
Nozzle: Também chamado de bico aquecido, é a parte de metal do bico extrusor que passará o plástico derretido para a mesa. É a parte mais perto da mesa.
Bloco aquecedor: Parte de metal que será acoplado a resistência cuja função é aquecer e derreter o bico.
Tubo Garganta: Parte que juntará o Heat Sink ao bloco aquecedor.
Heat Sink: Parte fria que o filamento passará antes de ser derretido.
Hotend: Conjunto composto pelo nozzle, bloco aquecedor, cartucho aquecedor, sensor de temperatura, heat sink, tubo garganta e algumas vezes tubo ptfe. Parte responsável pelo derretimento do plástico.
Tubo ptfe: Tubo de teflon para guiar o filamento da extrusora até o hotend.
Tracionador: Parte responsável, na extrusora, em empurrar o filamento. normalmente é feito de metal e com dentes para que se tenha uma precisão boa.
Rolete de apoio: Rolamento que vai estar oposto ao tracionador ajudando-o a empurrar o filamento.
Mesa aquecida: Placa que tem o objetivo fixar a peça durante a impressão para não desgrudar e estragar o projeto.
Parte eletrônica
Se tratando de impressoras 3D caseiras FDM, é muito comum achar uma variedade enorme de placas e componentes que englobam a parte eletrônica.
Portanto nesta apostila vou tratar apenas das impressoras DIY (Do It Yourself), ou seja, impressoras que são feitas em casa.
Basicamente existem alguns materiais eletrônicos que são indispensáveis para a construção de uma impressora, como por exemplo motores de passo, fonte chaveada e placa controladora. 
Fonte de alimentação:
A fonte é um item essencial para uma impressora 3D. Normalmente pode ser usado fontes chaveadas, fontes antigasde computador ou fontes diversas que possuem a potência adequada.
O mínimo que se deve ter para um aproveitamento adequado é 12V @ 20A, ou seja 240W. porém para um excelente aproveitamento e sobra é recomendável 12v @ 30A. Caso queira aprimorar a impressora colocando mais uma extrusora terá potência de sobra.
Motores de passo:
Os motores de passo é a parte mais cara de uma impressora. Para uma boa impressão é necessário um bom torque de um motor pois sem isso a impressora irá perder passos durante a impressão e deixará o produto final deformado.
Conclusão
Depois de muita pesquisa vimos que as impressoras 3D existem a mais tempo do que aquilo que nós imaginavamos e elas vêm transformando as indústrias mundiais.
Melhorando e facilitando a impressão de materias que antes eram quase impossivéis de serem copiados numa impressora a jato de tinta ou a laser, e assim ajudar na criação de objectos para a medicina, para a indústria alimenticia e em outras áreas contribuindo assim para a evolução do mundo e na qualidade de vida.
Bibliográfia 
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«Impressoras 3D produzem objetos reais». Terra Networks. 7 de maio de 2007. Consultado em 18 de abril de 2010
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«Objetos 3D podem ser reconfigurados após a impressão (Insatisfação criativa de Daniel Groger)». Redação do Site Inovação Tecnológica. 27 de março de 2017. Consultado em 15 de abril de 2017. Cópia arquivada em 15 de abril de 2017
Fonte: http://pt.wikipedia.org/;