É comum ouvirmos que peças impressas em 3D possuem baixa resistência mecânica. Mas isso realmente é verdade?

Depois de explicarmos o que é a impressão 3D e sua história, e os tipos de impressão 3D segundo a ASTM, chegou a hora de falar sobre seus produtos.

A resistência de peças impressas em impressoras 3D, principalmente FDM, varia com diversos fatores como: sentido da impressão, percentual e tipo de preenchimento, material, condições de processamento, entre outros.

Além disso, não é sempre que precisamos de uma alta resistência. Isso dependerá do seu uso como produto final.

Confira abaixo como os três primeiros fatores citados acima afetam a resistência!

Sentido da impressão

Alguns objetos impressos em 3D (principalmente em FDM) possui propriedades anisotrópicas. Em geral, elas são muito melhores no sentido X-Y do que em Z. Isso se deve ao fato de o processo ocorrer camada por camada (plano X-Y), unidas verticalmente (plano Z).

Dessa forma, a forma como o objeto será impresso é crucial para a resistência mecânica.  Assim, no caso de um objeto que tenha que suportar certa carga, seja de tração ou compressão, por exemplo, ele deve ser impresso de forma que a solicitação ocorra ao longo do sentido X-Y o qual foi impresso. Caso contrário, principalmente para objetos impressos em FDM, haverá maior chances de ocorrer delaminação e fratura quando solicitados na direção Z de impressão. A diferença na resistência pode chegar a 4 ou 5 vezes maior em X-Y.

Figura: Representação das camadas. Fonte: 3D HUB

Percentual de Preenchimento

O percentual de preenchimento é responsável pela estrutura interna de um objeto. Essa estrutura faz toda diferença para objetos que possuem maior solicitação de força.

Comparando-se objetos iguais, temos que um com 50% de preenchimento chega a ser 25% mais resistente do que um 25% preenchido. Da mesma forma, um objeto com 75% de preenchimento possui uma resistência de 10% maior que o objeto 50% preenchido.

Figura: Porcentagem de Preenchimento. Fonte: 3D HUB

Entretanto, tensões residuais se acumulam em objetos maciços. A elaboração de espaçamentos e bolsas de ar são importantes em um projeto para facilitar a dissipação do calor. Isso evitará o acumulo de tensões residuais e empenamento da peça, que pode ocorrer antes da impressão ser finalizada. Este empenamento pode ocorrer devido ao fato de que as bordas do objeto tendem a resfriar mais rápido do que seu interior, causando diferença na contração das partes do objeto.

Somado a estes fatos, há o custo do objeto. É fácil compreender que, para imprimir um objeto maciço, será necessário maior quantidade de material e maior tempo de impressão, quando comparado a um material com vazios ou bolsas de ar.

Geometria do preenchimento

Assim como a porcentagem de preenchimento, a geometria também afetará as propriedades mecânicas.

Dentre as formas mais comuns tem-se:

•         Retangular: Resistência mecânica em todas as direções. Possui boa velocidade de impressão.

•         Triangular ou Diagonal: Resistência mecânica na direção das paredes. Leva mais tempo para ser impresso.

•         Wiggle (Zigue-Zague): Permite que o objeto seja torcido ou comprimido. Ideal para impressão em borracha ou nylon.

•         Colmeia: Alta resistência mecânica em todas as direções. A geometria mais comum e rápida velocidade de impressão.

Figura: Geometria de Impressão. Fonte: 3D HUB

A Afinko Soluções em Polímeros pode te ajudar a desenvolver a melhor estrutura para seu material impresso. Também podemos ajudar a realizar testes para analisar a resistência mecânica do produto.

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