Não é exagero dizer que talvez muitos de vocês já tenham se perguntado “qual o material de impressão 3D é o mais forte?”
Com certeza é uma pergunta intrigante e que todos querem saber a resposta. Seja você um iniciante ou um especialista, a maioria de seus projetos precisa de materiais fortes e resistentes. Com este artigo, pretendemos comparar os materiais de impressão 3D mais fortes e fornecer uma resposta objetiva.
Mas isso também levanta a questão do que significa força para os materiais de impressão 3D ?
Afinal, o que significa ‘forte’ quando se trata de impressão 3D?
Bem, a força em materiais para impressão 3D pode ser definida de diversas maneiras. Algumas incluem dureza, resistência ao impacto, resistência à compressão e assim por diante. No entanto, dois dos tipos de força mais comumente compreendidos, com os quais a maioria das pessoas se preocupam, são a resistência à tração e a resistência à flexão. Isso significa o quanto um material pode ser esticado e dobrado, respectivamente.
Na visão geral a seguir, listamos o MegaPascal (MPa) de pressão que cada material pode suportar. Quanto mais altos esses números, mais forte será o material quando submetido a essas tensões específicas. Os números utilizados para estes cálculos, são baseados nas fichas técnicas dos materiais da Ultimaker, logo, materiais de outras marcas podem haver variações.
Os melhores materiais FFF/FDM para impressão de peças fortes
Para nossa comparação dos materiais de impressão 3D mais fortes, consideramos sete materiais diferentes. De forma detalhada: ácido polilático (PLA), PLA Tough, acrilonitrila butadieno estireno (ABS), policarbonato (PC), tereftalato de polietileno modificado com glicol (PET-G), Nylon e polipropileno (PP). Dizer qual é o melhor para você, dependerá de seus objetivos como orçamento e vários outros fatores. Mais adiante, ainda neste artigo, discutiremos aplicações específicas e qual material pode ser melhor para cada uma delas.
Filamento PLA
PLA, ou ácido poliláctico, é um material de impressão 3D FDM altamente versátil e popular. Sua popularidade decorre do fato de ser simples de imprimir, facilmente disponível a preços baixos e estar disponível em uma variedade de cores. Por esse motivo, é provável que seja o primeiro material com o qual a maioria das pessoas imprimirá.
O PLA geralmente não é escolhido por suas propriedades de resistência, devido ao material ser quebradiço. Se você estiver imprimindo com um orçamento limitado, o PLA pode ser apropriado em alguns casos, mas se sua peça precisar se flexionar antes de quebrar, será melhor optar por um material diferente.
Propriedades do filamento PLA
Resistência à tração: 53-59 MPa
Resistência à flexão: 97-101 MPa
Filamento PLA Tough
O PLA Tough é uma versão mais resistente do PLA comum ou Ácido Polilático. Combina a facilidade de impressão que se pode esperar do PLA e elimina a principal desvantagem do PLA: sua fragilidade. Por esse motivo, é ideal para protótipos funcionais que precisam de um pouco de flexibilidade.
O PLA Tough não é tão quebradiço quanto o PLA comum. Apresenta maior resistência à tração que o ABS, mais fácil de imprimir que o ABS e é compatível com o material de suporte solúvel em água PVA.
Propriedades do filamento PLA Tough
Resistência à tração: 45-48 MPa
Resistência à flexão: 83-96 MPa
Filamento ABS
O ABS, também conhecido como acrilonitrila butadieno estireno, é um polímero termoplástico popular. É bem conhecido por sua resistência a impactos, produtos químicos, água e calor. Também possui excelente desempenho em altas e baixas temperaturas, o que o torna perfeito para componentes automotivos. O ABS também possui boas propriedades de isolamento elétrico, tornando-o uma boa escolha para a carcaça e carcaça de peças elétricas.
Além disso, o ABS é comparativamente mais barato que a maioria dos materiais e é relativamente fácil de pós-processar. Como resultado, é um excelente material para produção em massa e é usado em uma ampla gama de produtos comuns. O fato de o ABS ser simples de pós-processar também significa que pode ser colado e pintado.
Propriedades do filamento ABS
Resistência à tração: 34-36 MPa
Resistência à flexão: 60-61 MPa
Filamento de policarbonato (PC)
O filamento de policarbonato (PC) é um polímero termoplástico rígido que é resistente ao calor e a produtos químicos. É um material de alta resistência projetado para uso em ambientes nocivos e aplicações técnicas. Possui boa deflexão de calor devido à sua alta temperatura de transição vítrea e normalmente também está disponível em uma versão com melhor resistência ao impacto.
O filamento de policarbonato tem inúmeras aplicações na vida cotidiana. O policarbonato, ao contrário do plexiglass, não quebra. Ele se dobra e se deforma de forma semelhante à borracha dura até finalmente quebrar. Ele também tem excelente clareza óptica.
O policarbonato pode ser difícil de trabalhar devido à sua resistência a altas temperaturas, o que significa que a deformação pode ser um problema. Escolher a cola correta e evitar ângulos agudos em suas peças pode ajudá-lo a imprimir com sucesso com este material.
Propriedades do filamento de policarbonato
Resistência à tração: 43-65 MPa
Resistência à flexão: 89-114 MPa
Filamento PETG
PETG, ou Polietileno Tereftalato Glicol, é um poliéster termoplástico que foi quimicamente modificado com a adição de Glicol para limitar a cristalização e melhorar a tenacidade. A inclusão de glicol melhora a durabilidade e a formabilidade do PET para a produção. Tem uma forte resistência ao impacto e à abrasão e pode suportar temperaturas mais altas em comparação com o PLA.
Devido às suas excelentes propriedades e preço relativamente baixo, o PETG é comumente usado na impressão 3D. É um bom material de engenharia que pode ser usado no lugar do ABS. Ele também tem menos tendência a deformar, o que significa que é mais fácil imprimir peças precisas.
Propriedades do filamento PETG
Resistência à tração: 38-44 MPa
Resistência à flexão: 75-79MPa
Filamento de nylon
O filamento nylon para impressão 3D é comum de ser encontrado de várias formas: PA6 e PA6/66 que são versões mais rígidas do Nylon, e PA 12, que é um tipo flexível de Nylon. O nylon tem qualidades úteis que o tornam um material atraente para impressão 3D. O nylon é forte e durável, além de flexível. Essa característica é benéfica ao imprimir peças com paredes finas. Além disso, o nylon possui alto ponto de fusão com baixíssimo coeficiente de atrito, permitindo que seja utilizado na impressão de itens de intertravamento funcional, como engrenagens.
Uma grande desvantagem do nylon como material de impressão 3D é que ele é altamente higroscópico, o que significa que absorve a umidade. Isso pode dificultar a obtenção do desempenho esperado ao imprimir e requer cuidados em seu armazenamento.
Propriedades do filamento de nylon
Resistência à tração: 63-65 MPa
Resistência à flexão: 63-83 MPa
Filamento de polipropileno (PP)
O polipropileno (PP) é um material amplamente utilizado que pode ser encontrado em quase todos os lares. É o material de escolha para aplicações de armazenamento e embalagem, bem como muitas formas tradicionais de fabricação, como moldagem por injeção. A popularidade do PP se deve à sua alta resistência química, resistência ao calor, resistência ao impacto e flexibilidade.
Suas qualidades o tornam perfeito para aplicações como embalagens de alimentos, exposição externa, tanques de armazenamento de produtos químicos e até aplicações médicas como próteses, entre outras.
Propriedades do Filamento de Polipropileno
Resistência à tração: 10-12 MPa
Resistência à flexão: 13-15 MPa
Melhores configurações para imprimir peças fortes
Não seria ótimo poder imprimir peças mais fortes mesmo sem trocar o material que está usando? Felizmente, é possível. A chave é otimizar suas configurações. Para tirar o máximo proveito de sua impressora e material, você deve personalizar as configurações usadas não apenas para cada material, mas também para cada peça.
Confira abaixo algumas das melhores configurações para modificar e fortalecer sua peça:
Tipo e densidade do preenchimento: O tipo e a densidade do preenchimento são fatores importantes que contribuem para a resistência de uma peça impressa. Quanto maior a densidade de preenchimento, maior a resistência. No entanto, uma alta densidade de preenchimento geralmente não é recomendada, pois consome muito material e leva mais tempo para imprimir.
Para aumentar a resistência de uma peça sem aumentar a densidade, você também pode alterar o padrão de preenchimento dependendo da funcionalidade da peça. Por exemplo, em testes de resistência à compressão, o preenchimento de triângulo/grade mostra maior resistência à compressão em relação aos padrões de preenchimento cúbico e giróide.
Para a maioria das impressões visuais, você pode usar um preenchimento de cerca de 20%, mas para peças mais fortes, tente ultrapassar 50%. Uma alternativa é usar malhas modificadoras para gerar seletivamente maior densidade de preenchimento nas áreas onde as tensões serão maiores.
Orientação da peça: A orientação da peça pode não estar em sua lista de verificação de etapas para garantir uma impressão mais forte, mas é crucial. A resistência à tração é mais fraca ao longo do eixo Z na impressão 3D (normalmente 40-70% da resistência quando comparada ao eixo XY), especialmente em peças impressas altas e finas.
Como resultado, você deve orientar cuidadosamente a peça para corresponder ao eixo de resistência necessário. Ao fazer isso, você também terá que levar em consideração a estrutura de suporte e considerar um certo equilíbrio com base no que mais importa nessa parte específica.
Espessura da parede: A espessura da superfície externa da peça é chamada de espessura da parede, ou espessura da casca. De um modo geral, quanto mais espessa a casca, mais forte a peça. Com base nisso, você pode decidir a espessura da casca necessária para sua peça. Uma espessura de casca com o dobro da espessura da camada geralmente é um bom ponto de partida.
Pós-processamento para peças mais fortes
O trabalho não é concluído uma vez que uma parte é impressa. É possível aumentar a resistência da sua peça impressa com um pouco de trabalho extra.
Recozimento: Materiais semicristalinos como Nylon, PET, PEEK e algumas formas de PLA podem ser recozidos. Trata-se de um tratamento térmico onde o material é totalmente transformado em seu estado cristalino, dando-lhe uma peça mais rígida e resistente.
Aplicações para peças fortes impressas 3D
As peças fortes impressas têm uma ampla gama de aplicações distribuídas por setores e funções. A seguir apresentamos exemplos de aplicações em que a resistência é crítica, juntamente com os materiais que você pode considerar usar:
Protótipos funcionais: Os protótipos funcionais destinam-se a testar e demonstrar a funcionalidade final do produto que está sendo desenvolvido. Os protótipos funcionais são rigorosamente testados para que dados precisos possam ser coletados sobre o comportamento da peça durante o desempenho no mundo real. Isso significa que as características do protótipo e do produto final devem corresponder para que os dados gerados durante a fase de testes possam ser confiáveis.
Como os protótipos funcionais são propensos ao desgaste, eles devem ser robustos. Para esta aplicação, filamentos resistentes de PLA e PET-G são mais comuns, no entanto, qualquer material pode ser apropriado desde que compartilhe as propriedades do material que eventualmente será usado para produção em massa.
Componentes de uso final: Ao imprimir peças para uso final, as características de resistência aprimoradas, aumentam muito o número de aplicações de uso final para as quais a impressão 3D pode ser usada. O polipropileno é geralmente usado para peças como próteses, o policarbonato é mais usado para óculos e invólucros eletrônicos e o polipropileno, PET-G ou PEEK são frequentemente usados para aplicações que exigem contato químico.
Auxiliares de Fabricação: São as ferramentas e dispositivos que auxiliam na fabricação de peças. Estes também são usados durante a fase de montagem para acelerar a montagem das peças. Impressões mais fortes são recomendadas para esta aplicação porque podem sofrer muito desgaste com o uso repetido. Nylon e PET-G são muitas vezes materiais apropriados para usar aqui.
Esperamos que estas informações o ajude a tomar a melhor decisão sobre a seleção do material necessário.
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