Prototipagem Rápida - definições e processo

A prototipagem Rápida oferece um meio mais rápido e econômico de geração de modelos, reduzindo, desta forma, o ciclo global de desenvolvimento de produtos. A PR também assegura repetitividade da obtenção do modelo e precisão dimensional para experimental prática da peça obtida.

Ao contrário dos processos por extração de material de blocos, que comumente utilizam pequenos centros de usinagem com CNC (Controle Numérico Computadorizado), a PR permite obter modelos com cavidades internas, ocos e até mesmo peças articuladas.

A Wikipédia  define a Prototipagem Rápida, academicamente falando, como a construção de um objeto físico através de processos aditivos. A primeira técnica de prototipagem rápida a tornar-se disponível data de 1980 e foi usada para obtenção de peças modelos e protótipos.

A definição através de “processos aditivos” é importante para ressaltar que obter uma peça protótipo através de usinagem, como centros de CNC (Comando Numérico Computadorizado) ou a escultura da peça em madeira, argila (também conhecida neste meio como Clay), não configura a obtenção de protótipo rápido, ainda que o objeto assim obtido também possa atender às mesmas solicitações que um protótipo rápido, corretamente falando.

A Manufatura Aditiva é definida pela ASTM  como:

“...o processo de junção de materiais para produzir objetos à partir de dados 3D, usualmente através do empilhamento de camadas, como oposição às metodologias de extração de materiais de bloco. São seus sinônimos: Fabricação aditiva, Processos Aditivos, Técnicas Aditivas, manufatura por adição de camadas, Manufatura de Camadas ou fabricação de forma livre”. 

O termo Manufatura Aditiva descreve tecnologias que podem ser usadas em qualquer momento do ciclo de vida de um produto desde pré-produções (isto é, prototipagem rápida), até produções em larga escala (conhecida como Manufatura Rápida) e até mesmo para ferramental e customizações pós-produção.

O uso da Manufatura aditiva como Prototipagem Rápida inicia-se de um modelo 3D, obtido geralmente através de um software CAD (Computer Aidded Design ou Projeto Auxiliado por Computador), ou um software de modelamento para animações. O modelo é então transformado em diversas seções horizontais denominadas camadas, cujas espessuras variam conforme a  tecnologia de impressão que for aplicada, até o modelo ser completamente transformado em camadas empilhadas. Este processo é denominado em inglês de WYSISWYG  (pronuncia-se WIZ-EE-WIG, ou uíz-í-uig) que significa “O que você vê é o que você obtém” (what you see is what you get).

A empresa 3D Systems é pioneira no campo de impressoras 3D, desenvolvendo os primeiros equipamentos para laboratórios em 1984 e comercializando impressoras 3D desde 1988. Até 1992 a 3D Systems era detentora de 90% do mercado, e foi ela também quem batizou tanto a extensão padrão do arquivo, o STL, como a tecnologia, de estereolitografia (Stereo = tridimensional e Litografia = impressão em superfícies), contudo, hoje mais de 30 companhias ao redor do mundo possuem suas próprias tecnologias patenteadas, cada qual com vantagens e desvantagens. Aproximadamente 20 destas tecnologias são derivadas da estereolitografia.

As tecnologias mais conhecidas hoje são, com suas respectivas desenvolvedoras e materiais de trabalho:

• SLA – 3D Systems Inc., Foto-Polímero
• FDM – Stratasys Inc., Termoplásticos, Elastômeros e Metais;
• SLS – DTM, Termoplásticos, Metais;
• 3DP – Z Corporation, Vários Materiais;
• LOM – Helisys, Papel;
• Inkjet – Solidscape Inc. (Sanders), Amido;
• FOSS - Impressão por software livre e hardware aberto;
• Digital Mockup, a não impressão 3D;

Algo que se deve dizer, antes de olharmos cada tecnologia com detalhe, é que muitas tecnologias baseiam-se no uso de dois materiais, um principal, que forma o modelo impresso, e um secundário, que é extraído e descartado, ou reciclado, após o seu uso. Isto se deve pela natureza do processo de impressão 3D em camadas, como tratado mais cedo neste livro.

Para fins práticos, imagine que vamos reproduzir como peça 3D, algo equivalente ao arco de uma porta, em U, mas de ponta cabeça, com o arco par acima. O processo de impressão irá depositar o material de cada parede deste U até chegar na parte superior, onde será necessário que exista um segundo plano para a impressão, do contrário, o material liquefeito não terá sustentação para poder secar e adquirir a forma desejada. Este segundo material é chamado, apropriadamente, de material de suporte. Ficará mais simples compreender a necessidade e o funcionamento deste segundo material, ao observar os esquemas de impressão das tecnologias.

Para saber mais, compre o livro!