Impressão 3D FDM

Definição

A impressão 3D por FDM (Fused Deposition Modeling, ou Fabricação por Filamento Fundido) é o processo de manufatura aditiva mais difundido no setor industrial e na indústria plástica brasileira. O processo consiste em fundir um filamento de material termoplástico em um bico extrusor aquecido e depositar o material fundido sobre uma plataforma de construção, camada a camada, até formar a peça tridimensional completa conforme o modelo CAD.

O processo foi desenvolvido pela Stratasys nos anos 1980 e, após o vencimento das patentes originais em 2009, popularizou-se rapidamente com o surgimento das impressoras desktop de código aberto (movimento RepRap). Hoje, o FDM abrange desde máquinas desktop de baixo custo até sistemas industriais de alta precisão capazes de processar materiais de alto desempenho como ULTEM e PEEK.

Na prática

Os materiais mais utilizados em FDM na indústria plástica são o PLA (aplicações não críticas), o ABS (protótipos funcionais, suportes), o PETG (peças com exigência de resistência química), o nylon (peças funcionais com boa resistência mecânica) e o ASA (peças para uso externo, estável aos UV). Materiais de alto desempenho como PC, PEKK e compostos com fibra de carbono curta são processados em máquinas industriais específicas com câmara aquecida.

Na indústria plástica, o FDM é amplamente utilizado para prototipagem rápida de peças antes da fabricação de moldes de injeção — reduzindo drasticamente o tempo de validação de geometria e ergonomia. Ferramenteiros e moldistas utilizam impressoras FDM para criar insertes de molde, gabaritos de montagem e peças de reposição de equipamentos. O processo também é utilizado para fabricação de pequenas séries de peças finais quando o volume não justifica o investimento em ferramental.

Onde aparece

Na indústria plástica, o FDM está presente nos departamentos de engenharia e desenvolvimento de produto para prototipagem rápida. Ferramentarias e moldistas utilizam o processo para confeccionar modelos de validação antes da usinagem do molde definitivo. Fabricantes de máquinas e equipamentos utilizam o FDM para produzir peças de reposição de baixo volume e customizações de sistemas. Embalagens customizadas, displays de ponto de venda e peças de baixo volume são outras aplicações crescentes.

Erros comuns

O erro mais comum na indústria é subestimar a anisotropia das peças FDM: a resistência mecânica no eixo Z (perpendicular às camadas) é significativamente inferior à resistência nos planos XY. Peças que serão submetidas a esforços de tração ou flexão perpendicular às camadas podem falhar prematuramente. O projeto para FDM deve considerar a orientação de construção como variável crítica.

Outro equívoco recorrente é equiparar as propriedades do filamento ABS impresso com as do ABS injetado. Peças FDM em ABS têm porosidade inerente entre camadas, resistência mecânica inferior em Z e maior variabilidade dimensional que peças injetadas. Para aplicações funcionais críticas, a validação por testes é obrigatória antes de substituir peças injetadas por peças FDM.

Termos relacionados

• ABS — termoplástico de engenharia amplamente utilizado em filamentos FDM
• Nylon — material de alto desempenho para peças funcionais em FDM
• Extrusão — princípio de extrusão de polímero fundido que fundamenta o processo FDM

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