robótica
38
NOTA INTRODUTÓRIA A impressão em um ou mais eixos sem limite de tamanho traz novas possibilidades ao mundo da Impressão 3D, permitindo fazer peças muito maiores do que o tamanho físico da própria máquina, num conceito de impressão em ângulo sobre um eixo Z.
Rui Pires Conveyor belt 3D printer Project
Dossier sobre fabricação aditiva
Processo de fabricação aditiva sem limite de tamanho de impressão num dos eixos
DESENVOLVIMENTO O conceito existente é bastante simples: o conjunto consiste num tapete rolante que vai avançando, layer a layer, enquanto vai sendo depositado material no mesmo, num determinado ângulo, habitualmente a 45º. Pode imprimir em vários ângulos, não havendo ângulo fixo, tudo depende da complexidade e do modelo 3D da peça pretendida. Consultando a patente US8668859B2 verifica-se que a primeira utilização de tapete rolante em impressoras 3D foi feita com o intuito de automatização, um sistema em que a peça seria impressa e ejetada em seguida, dando espaço para nova impressão, funcionando o tapete como forma de suporte do material a ser impresso. Contudo, a comunidade Open-source viu outras possibilidades, em vez de se usar o tapete como meio de automatização e suporte, o mesmo começou a usar-se como eixo de transmissão de movimento, neste caso o eixo Z, inclinando os eixos X e Y em determinados ângulos, habitualmente a 45º sobre o eixo Z, o que tornou possível a impressão num dos eixos virtualmente infinita. Depois da patente da Makerbot, Bill Steele (Consultada em https://hackaday. com/tag/polar3d/) apresentou um conceito mais evoluído e que deu lugar ao conceito usado atualmente nas impressoras 3D que imprimem em ângulo. Em Portugal já foi feita uma máquina em abril de 2020, um pequeno protótipo em forma de cubo, com capacidade de
impressão de 20 cm x 20 cm x ∞, eixos XYZ, respetivamente. Em janeiro de 2021, no mesmo espaço, foi desenvolvida uma impressora de tapete rolante multifuncional que veio abrir outras portas, permitindo conjugar automatização em tecnologia aditiva e subtrativa na mesma máquina. Depois de vários estudos, chegamos a um novo protótipo, já sem tapete rolante, mas continuando com as mesmas vantagens e sem as desvantagens do uso de um sistema de tapete rolante no eixo Z, nomeadamente limite de velocidade. Isto porque o nozzle, ao depositar o material, capa por capa, produzia vibrações diretamente proporcionais à frequência (Hz) de trabalho dos motores, deformando as peças devido à elasticidade do eixo Z. Eliminamos o custo do tapete rolante, substituindo por outro tipo de transmissão de movimento, assim como os problemas de temperatura na base, podendo agora ser impressos materiais mais exigentes a nível técnico. Ainda em Portugal, a 12 de março de 2021 foi lançado um press release de uma outra máquina baseada na impressão em ângulo por uma empresa portuguesa. Algumas vantagens deste tipo de método de impressão em ângulo: • Possibilidade de fabricação de peças sem pós-processamento adicional. • Redução de custos em material e em tempo de impressão, já que no estudo do Slice e do modelo da peça, se pode evitar usar suportes. • Possibilidade de impressão em série sem interrupções, a peça é impressa e ejetada de seguida; dependendo dos tamanhos da base de impressão e da peça, pode imprimir vários modelos antes do primeiro ser ejetado. • Possibilidade de impressão de peças sem restrição no comprimento da mesma, se a peça é maior em comprimento do que a máquina, podem
usar-se suportes à frente da mesma, onde a peça vai deslizando até terminar a impressão. Algumas desvantagens deste tipo de método de impressão em ângulo: • Curva de aprendizagem superior. • Número de Slicers limitado para este tipo de máquinas. • A impressão em ângulo causa alguma confusão inicial. • A deposição do material em capas de 45º oferece bastante resistência nalguns casos. Noutros, em que as peças sofrem demasiado stress mecânico, necessitam ser impressas num ângulo em que haverá necessidade de colocar suportes na peça e rodá-la no Slicer, para que ao imprimir, as capas depositadas fiquem por exemplo, a 90º ou outro ângulo que beneficie o tempo de vida útil da peça impressa.
COMPARAÇÃO DO SLICE NORMAL COM O SLICE A 45º DO NOZZLE, RELATIVOS AO MEIO DE SUPORTE DA PEÇA
Figura 1.
Figura 2.