Tipos de Filamentos – Para uma FDM ou FFF

O FDM (Fused Deposition Modeling) ou FFF (FABRICAÇÃO POR filamento fundido) é uma tecnologia de manufatura aditiva. Esta tecnologia consiste na deposição de plástico em estado sólido que derrete enquanto o cabeçote de extrusão se movimenta. Assim através do movimento, o objeto é formado CAMADA por CAMADA, linha (filamento) por Linha. Da mesma forma que surgiu diversas opções de máquinas com esta tecnologia, surgiu diversas opções de materiais abrangendo as opções de textura, coloração, resistência, acabamentos, condutividades entre outras caracteristicas ao material impresso.

Para a utilização deste tipo de impressora 3D, utiliza-se os filamentos chamados de termoplásticos. Estes materiais são polímeros ou plásticos que mudam de fase (amolecem ou derretem) devido a temperatura.
Neste post, vamos explicar um pouco sobre os tipos mais comuns de materiais , além de explicar sobre características e benefícios de cada um destes.
Entre os principais classes de materiais utilizados atualmente, pode-se destacar materiais a base de:
ABS (acrilonitrila butadieno estireno)PLA (poli acido latico)NYLON 6 (poliamida)HIPS (POLISTIRENO DE ALTO IMPACTO)PETG (polietileno)PVA (poli acido vinilico)PC(policarbonato)Abs/PC (ABS com policarbonato)TPE (TERMOPLASTICO ELASTOMERO)
Além destas classes, ainda podemos indicar a inclusão de agentes modificadores dos materiais (carga). Desta forma, atribuindo características diferenciadas para cada material, como resistência mecânica, condutividade elétrica e acabamento. Entre os tipos de carga mais comuns, nos podemos destacar:
MetálicaMadeira Mineral CerâmicaPolímerica (master – agente que proporciona coloração para material)
Como estes materiais são feitos? De forma geral, materiais metálicos, madeira e minerais são fabricados por uma mistura de polímero (plástico) – normalmente PLA ou polietileno- com pó de metal, madeira ou outro tipo de pó (saibro, bentonita, talco, entre outros). Atualmente estão sendo desenvolvidos, para aplicações mais especificas, filamentos com carga cerâmica com o objetivo de implementação em próteses medicas.
Os filamentos, usados em FDM’s, são gerados por processo de extrusão e enrolados em bobinas. Para a fabricação do filamento, o material plástico fornecido em grãos é inserido na extrusora, onde é movimentado ao longo de uma rosca e derretido. Após este material derretido ser empurrado através de um bico circular (diâmetro de 1.75 ou 3mm), este filamento é resfriado e enrolado na bobina.

Atualmente também existem diversos projetos de extrusores simples o bastante para ser feito em casa, permitindo a fabricação de filamentos inclusive com material reciclado.

Fonte: thingiverse
Sobre a resistência mecânica do material, cada material tem um comportamento diferente. Alguns são mais flexíveis, outros mais rígidos. Alguns apresentam maior resistência para esforços que outros, assim como resistência à produtos químicos.
Comparando a resistência mecânica dos principais materias. Podemos ver uma diferença significativa, onde, por exemplo PLA suporta uma força de tração maior do que ABS. Por outro lado ele deforma menos. Isso quer dizer que o material e menos flexível.

Da mesma forma, um comparativo entre resistência de materiais ao álcool, o PLA apresenta maior resistência que ABS, visto que a solubilidade do ABS ao álcool e outros quimicos é menor que PLA. Já, a resistência de PLA a ácidos e produtos orgânicos (como leite) é menor que o ABS.
Sobre a utilização do material, pode-se indicar que cada tipo de aplicação implicará na escolha do melhor material para ser impresso. Por exemplo, se o objetivo é obter uma peça com alto nível de precisão dimensional e de baixo empenamento, PLA é uma ótima escolha. Contudo, o mesmo é muito dificil de ser acabado, assim como sua pintura fica fragiliada e desplaca com facilidade. Se o acabamento superficial é o objetivo principal, ABS é a melhor escolha, pois permite pintura, acabamento, flexibilidade e fácil manuseio. Por outro lado, peças com área largas podem apresentar empenamento e deformações dimensionais.
Sobre a facilidade de acabamento, pode-se observar que cada material tem uma peculiaridade específica. Por exemplo, o material mais utilizado para realizar acabamento sofisticados é o ABS, visto que sua composição (acrilinitrila butadieno estireno) apresenta borracha que permite uma superfície de facil manipulação. Com isto, pode-se utilizar um numero grande de técnicas de acabamento, como tamboreamento, lixamento, tratamento superficial, recobrimento, pintura, metalização, entre outros.
Um exemplo de acabamento em ABS é apresentado abaixo.

Por outro lado, PLA é uma material com característica mais dura, e conseqüentemente apresenta uma dificuldade de acabamento. Normalmente, o trabalho de lixamento e esmerilhamento de peças de PLA implicam em quebra superficial, lascamento e superfície não uniforme.
Somente algumas empresas especializadas, como a Concep3d, desenvolveram técnica exclusiva de acabamento em PLA, além de técnicas de recobrimento, metalização, reforco estrutural.
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Sobretudo, cada aplicação é única, cada material é unico e cabe à você decidir qual é o melhor material de acordo com sua aplicação. Você sabe decidir isso? Caso tenha dúvida para a resposta desta pergunta, nossos cursos apresentam formas de identificar estas necessidades e o auxiliam a transformar seu hobby em negócio, assim como desenvolver planilhas de custos atrelados a cada material, tipos de acabamento e lucratividade de serviços de impressão 3D.
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Source: Tudo Sobre Impressoras 3D

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