Impressão 3D ou corte a Laser? Aplique hoje no seu negócio

30 jul

Quem nunca pensou que impressão 3D resolvia tudo que atire a primeira pedra. É amigos, começamos achando que vai resolver, mas começa os problemas: erros de camadas, tempo de impressão longo, etc. Ai vem aquela ideia: por que não utilizar corte a laser? Nessa postagem vamos falar sobre quais são as diferenças entre corte a laser e impressão 3D e uma breve aplicação prática.

1.Diferenças básicas entre impressão 3D e corte à laser

Então, o que me motivou a fazer essa publicação foram algumas dúvidas que recebemos pelo formulário de contato. Alguns clientes não conseguem diferenciar projetos elaborados para corte a laser e para impressão 3D. Apesar de muito semelhantes em alguns aspectos, a seleção do processo adequado pode poupar bastante tempo e custo. Claro tudo depende do estágio da solução;
Tudo depende da modelagem feita! Um mesmo corpo/peça pode ser produzido por corte a laser ou por impressão 3D. A seguir dois modelos da cabeça de um T-Rex, a primeira produzida por Impressão 3D e a segunda por corte a Laser;

t-rex impresso 3D
Crânio de T-Rex produzida por Impressão 3D em ABS;

t-rex corte a laser

Cabeça de T-Rex produzida por corte a laser de MDF.

A diferença é aparência final e o tipo de modelagem. Apesar de impressão 3D ser tradicionalmente um processo discretizado em camadas, o arquivo de origem é um corpo sólido, totalmente unificado. Após o arquivo ser importado para o Software de criação do G-Code (Slicer) é possível visualizar as camadas. Confira o aplicativo para transformar 3D em corte a laser no link. A engrenagem dupla a seguir exemplifica bem essa discretização da peça. Discretização é o mesmo que fatiamento da peça, separar a peça em várias camadas de acordo com a limitação da máquina. Em geral máquinas de impressão 3D que utilizam bobinas de polímeros conseguem fazer camadas de até 0,1 mm de altura.

Do lado esquerdo, o arquivo verde é o conjunto de sucessivas fatias que são sobrepostas no sentido do eixo que passa pelo furo central da engrenagem. Do lado direito, é possível ver o arquivo, no formato .stl, no software (Slicer) antes de ser processado.

Certo, mas e aí? Como funciona corte a laser? Vou exemplificar com umas das coisas mais básicas que existe e que tem bastante demanda para a Idea: uma caixinha pra guardar embarcar circuitos eletrônicos.

 

2. E na prática, como funciona?

Nesse caso, vou aproveitar uma demanda de um de nossos parceiros, o Mangue Baja. Eles precisavam de um invólucro para o Datalogger que vai acoplado ao carro. Então, solicitei e o arquivo e percebi que a modelagem foi feita em 3D como uma montagem de duas peças separáveis. Além disso, cada uma dessas peças eram rígidas. (Uma base e uma tampa deslizante).

Renderização do Datalloger projetado em SolidWorks, exibido em vista explodida.

O contexto é o seguinte: O Mangue Baja produz apenas 2 carros desses por ano, então um envoltório em plástico injetado não faria sentido por causa do custo. Alem do mais, esse envoltório passa por diversas modificações durante sua concepção e testes.

Foi proposto, então, um processo de prototipagem que oferecesse versatilidade para as modificações. Eu indicaria dois processos: Impressão 3D ou corte a Laser. Pela forma como o projeto foi modelado, ele estava apto para ser Impresso em 3D.


Representação dos modelos impressos, após importação no software de fatiamento das peças.

 

Fiz um orçamento rápido em alinhamento com a precificação estabelecida pelo mercado. Utilizando um software de fatiamento, verifiquei que o projeto é viável e com base no tempo de impressão e da quantidade de material necessária, consegui chegar nos seguintes valores:

Para a impressão da tampa e da base do invólucro são necessárias 28 horas e 32 minutos de impressão. O consumo total é de 295,02 gramas de material e o valor médio de um protótipo impresso em 3D no mercado é de aproximadamente R$ 495,00. (É possível que esse preço reduza-se consideravelmente em hubs de manufatura online.)

Como tratava-se de um primeiro projeto e haviam alguns recursos (pinos impressos, por exemplo) que apresentavam fragilidade, decidi remodelar o projeto para torná-lo manufaturável por corte a laser. Algumas modificações tiveram que ser feitas, principalmente na espessura de parede, que varia nas medidas de 2,4 mm, 3 mm, 4 mm, 6 mm, dentre outras espessuras que representariam superdimensionamento do projeto.

Partindo do modelo 3D projetado pelo Mangue Baja, coletei as medidas dos principais ressaltos, rebaixos e rasgos do invólucro e os remodelei.  Tomei bastante cuidado no posicionando desses recursos para que as modificações não influenciassem na funcionalidade do projeto.


Comparativo dos Cases: À esquerda, o projeto para corte a laser e a direita para impressão 3D (Manufatura aditiva);

 

É importante notar que existem algumas diferenças construtivas entre os dois modelos. Entretanto, os recursos que foram removidos, não influenciam diretamente na funcionalidade do protótipo. A principal diferença entre os dois modelos é o conceito de peça única que pode ser obtido por impressão 3D e o visual de encaixe tipo “quebra-cabeça” obtido por corte a laser, conforme mencionei no início do artigo.

Para produção do modelo, optei por um material alternativo ao acrílico. MDF (medium-density fibreboard) de 3mm com revestimento de fórmica, muito útil para reprodução de protótipos ainda em estágios iniciais. Após os cortes, as chapas foram montadas e os ressaltos da chapa interior foram colados, para reproduzir as limitações de fixação das placas de circuito.


Case do DataLogger após cortes da chapa e posterior montagem.

Contabilizando tempo de corte e material:

15 minutos de corte (tempo de máquina) + l chapa de MDF c/ fórmica 3 mm (300 mm x 600 mm). Desconsiderando custos de montagem, acabamento e re-projeto, o preço de manufatura de um protótipo desses é de:
R$ 51,00 (Levanto em conta valor do minuto de máquina comercial)
Se o material selecionado fosse chapa de acrílico de 3 mm, o tempo seria reduzido para 12 minutos. Contudo, o valor da chapa acrílica nas mesmas dimensões passaria para R$ 35,00 (aproximadamente). O que elevaria o custo de protótipo para R$ 71,00;

Victor Dueire

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Engenheiro Mecânico, Maker e CTO

Mestrando de Engenharia Mecânica e Bacharel em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Pernambuco com formação complementar em tecnologias de manufatura e materiais estruturais pelo MIT. Experiência em design para manufatura e simulação computacional de sistemas mecânicos. Domínio em fabricação digital (3D printing FDM, Laser Cutting, CNC Machining and Injection Molding Design)

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