20 perguntas e respostas sobre impressoras 3D

Tire todas as dúvidas que você ainda tinha sobre estes incríveis equipamentos.

Por Vinicius Karasinski em 13 de Maio de 2013

(Fonte da imagem: Reprodução/9gag)

As impressoras 3D chegaram trazendo muitas novidades.

E como toda novidade, esses equipamentos estão levantando muitas dúvidas, principalmente aqui no Tecmundo.

Nós preparamos um artigo com 20 perguntas e respostas para solucionar todas as suas dúvidas no assunto.

Prepare-se para saber tudo e mais um pouco sobre esses equipamentos incríveis.

1. Para que serve uma impressora 3D?

O processo de impressão 3D ou prototipagem rápida pode ser utilizado para inúmeras finalidades. A principal vantagem é a rapidez e o custo relativamente baixo dos modelos desenvolvidos.

Antes de essa técnica ser desenvolvida, para se construir um protótipo de uma peça funcional de um motor, por exemplo, era preciso primeiro modelar manualmente a peça, para depois enformar e fazer o molde. Um processo quase tão trabalhoso quanto produzir efetivamente a versão final do produto. Com a impressão 3D, tudo isso ficou mais rápido.

2. Que tipos de objetos eu posso imprimir com facilidade?

Como as impressoras e suas matérias-primas já são relativamente baratas, é possível até mesmo apostar em pequenas produções para a fabricação de diversos objetos, por exemplo:

• Arte: joias, esculturas;
• Entretenimento: action figures, miniaturas;
• Arquitetura: visualização de construções de forma barata e rápida;
• Saúde: implantes, próteses e modelos educacionais;
• Cozinha: diversos alimentos podem ser “impressos”, como massas, chocolate etc;
• Indústria: peças sobressalentes para diversas máquinas.

3. De onde saem os objetos para a impressão? Eu preciso saber computação gráfica para utilizar uma impressora 3D?

Para que um objeto seja impresso por uma impressora 3D, é preciso que ele tenha sido, antes de tudo, construído em um software de edição 3D no computador. Para que você crie algo de jeito que você quiser, não existe outro jeito. O único modo é aprender a modelar do zero. Para isso, existem inúmeras alternativas na internet, inclusive softwares e cursos gratuitos que vão ensinar você a fazer tudo desde o início.

A MakerBot, uma das maiores fabricantes de impressoras 3D do mercado atualmente, ofereceuma ótima documentação a esse respeito, indicando um grande número de softwares em seu site.

(Fonte da imagem: Divulgação/MakerBot)

Um bom lugar para começar é com o Blender, um software gratuito de modelagem tridimensional que possui uma vasta documentação e uma grande comunidade que pode oferecer suporte e auxiliar você na hora de criar os seus primeiros modelos.

Quem não tiver tempo, ou simplesmente não quiser se incomodar com a modelagem de objetos, também pode encontrar muitos modelos já prontos na internet. Um bom ponto de partida é o Thingiverse: o site conta com milhares de objetos de todos os tipos prontos para a impressão. Basta fazer o download e pronto. Além dele, o crescimento da popularidade das impressoras 3D está fazendo o número de sites que oferecem esse tipo de conteúdo cada vez maior.

4. Quanto custa imprimir alguma coisa em 3D?

Vamos deixar o custo da impressora de lado e trabalhar somente com o custo do material. A modelagem de objetos em três dimensões também é conhecida por “modelagem por acumulação” o que significa que você só vai gastar o material utilizado na modelagem, nada além disso. Como a matéria-prima é comercializada por quilo, basta descobrir quanto pesa o objeto que você quer imprimir e calcular com base no preço do material utilizado.

De acordo com o site da MakerBot, um quilograma de filamento de plástico ABS ou PLA para a impressão custa aproximadamente US$ 48, ou R$ 96. No Brasil, é possível encontrar esse mesmo filamento pela mesma faixa de preço ou um pouco mais.

Utilizando uma média de R$ 100 por quilograma, temos um custo aproximado de R$ 0,10 por grama. Se considerarmos que os objetos impressos são muito leves (se o seu interior for oco), temos um custo relativamente baixo por impressão.

(Fonte da imagem: Divulgação/MakerBot)

Já para outros modelos de impressoras, como a Estereolitografia, o custo da matéria prima é um pouco maior. A resina líquida é vendida por aproximadamente US$ 149 (cerca de R$ 300) o litro, de acordo com o Formlabs — que fabrica esse modelo de impressora.

Calcular o custo nas impressoras de Sinterização seletiva a laser é um pouco mais complicado, pois depende de diversos fatores, como o tamanho do objeto, o material utilizado, a qualidade da impressão e o tempo de produção. Desse modo, temos uma variação que pode ir de um real até milhares de reais. Plásticos são muito mais baratos que metais, por exemplo.

5. Quanto custa uma impressora 3D?

Uma impressora relativamente popular e acessível é a MakerBot Replicator 2. Segundo o site oficial, é possível adquirir o modelo por US$ 2.199 (R$ 4.400). Mas é preciso adicionar a esse valor o custo do frete, os impostos e a matéria-prima.

A Form 1, da Formlabs, custa um pouco mais caro. O modelo é vendido no site oficial por US$ 3.299 (R$ 6.600). Porém, também é preciso calcular o valor do frete, dos impostos de importação e da matéria-prima.

No Brasil, existem diversos modelos de impressora 3D à venda. No site Mercado Livre, é possível encontrar inúmeros tipos, sendo que muitos deles são clones de impressoras 3D importadas. O custo varia entre R$ 2.000 e R$ 10.000, mas é um ótimo ponto de partida para quem quer entrar no mundo da impressão 3D.

Como esse objeto está se popularizando com muita rapidez, em breve teremos muito mais modelos disponíveis à venda por valores cada vez menores, inclusive no Brasil.

6. Como ficam os direitos autorais envolvendo objetos impressos?

A questão dos direitos autorais sobre a propriedade, pelo menos por enquanto, é a mesma que sempre foi, não importa se você está imprimindo um modelo novo em sua recém-adquirida impressora 3D ou está apenas modelando um busto do Darth Vader com massinha feita de farinha e água. A questão de direitos autorais é um pouco diferente se comparada com músicas e filmes, por exemplo.

Isso acontece porque, quando se trata de objetos físicos, a lei possui diversas interpretações. Geralmente, quando você cria a representação de um objeto simples, como um action figure para colocar na sua mesa de trabalho, por exemplo, seja ele impresso ou não, dificilmente você responderá por quebra de direitos.

Porém, se você começar a fabricar e vender um modelo em miniatura do Homem de Ferro, semelhante ao que está sendo vendido “oficialmente”, por exemplo, você pode vir a enfrentar problemas com a justiça, pois está quebrando algumas patentes.

(Fonte da imagem: Reprodução/Thingiverse)

Caso você tenha desenvolvido um objeto e queira processar alguém que tenha copiado esse modelo, em alguns casos é possível, em outros não. Imagine que você tenha criado uma cadeira com apoios para os braços completamente diferentes do padrão tradicional. Esses detalhes são os diferenciais criados por você e podem ser protegidos pela lei. Contudo, o restante da cadeira não entra na jogada, pois é um objeto comum.

Trata-se da regra da “divisibilidade”. Ou seja, é possível cortar a parte artística da parte útil? Se for assim, a parte artística é protegida por lei. A parte estritamente útil não.

Ainda é muito cedo para saber como a polícia dos direitos autorais vai agir na internet, se vai ou não perseguir sites que publicam modelos em três dimensões. No entanto, com a popularização da impressão 3D, esse tipo de atividade deve aumentar muito nos próximos anos.

7. É possível imprimir armas de fogo em impressoras 3D?

Uma das maiores polêmicas envolvendo impressoras 3D é justamente a possibilidade de se imprimir armas de fogo. Além de cópias exatas e réplicas funcionais de modelos já existentes, alguns curiosos estão desenvolvendo modelos próprios, especificamente para serem impressos.

Uma delas é a “The Liberator”, desenvolvida por Cody Wilson, um jovem de 25 anos residente nos Estados Unidos. O rapaz levantou uma questão controversa ao anunciar que vai divulgar gratuitamente na internet o modelo desenvolvido por ele.

A legislação ainda não sabe como se comportar em relação a esses objetos. Porém, uma lei americana exige que armas de fogo precisem ser obrigatoriamente detectadas por detectores de metal. Dessa forma, o modelo desenvolvido por Cody precisa ter uma peça de aço de pelo menos 170 gramas para que possa ser detectado pelos aparelhos.

(Fonte da imagem: Reprodução/Forbes)

Mesmo assim, o Departamento de Defesa dos Estados Unidos já pediu que os arquivos fossem removidos da internet para que o assunto pudesse ser investigado mais a fundo. Os policiais temem que terroristas possam utilizar esses equipamentos para infiltrar armas de fogo em aviões, por exemplo.

Apesar de impressionante, é preciso lembrar que a impressão 3D é somente mais um modo de manufatura de armas, pois desde sempre existiram receitas “caseiras” para o desenvolvimentodesses equipamentos com materiais comuns e de forma artesanal.

8. É seguro disparar uma arma impressa em plástico?

Apesar de ser possível a criação desses modelos, é preciso entender que o que faz uma bala ser disparada ainda é uma cápsula de pólvora que, ao ser ativada, explode, expelindo o projétil. Essa explosão, é claro, gera um imenso nível de calor que pode derreter ou até mesmo explodir a arma impressa em plástico, causando mais dano ao atirador do que ao alvo do disparo.

9. É possível imprimir em cores?

Sim, já existe essa possibilidade. O método mais simples — e que pode ser utilizado em qualquer modelo — é a substituição do filamento plástico por outro de outra cor no decorrer da impressão. Porém, esse método não garante sempre os melhores resultados.

Existem impressoras com duas extrusoras distintas, permitindo que você utilize dois filamentos de cores diferentes na hora da impressão, tudo de forma automática.

As impressoras que trabalham com o processo de sinterização a laser são as mais eficientes nesse quesito. Como o equipamento é mais robusto, é possível programar a impressora para pintar automaticamente cada uma das camadas no momento da impressão. Isso garante modelos com um acabamento excelente.

10. Qual é a complexidade máxima dos objetos impressos?

Não existe um limite para a complexidade dos objetos impressos. Como, antes de iniciar a impressão, o software “fatia” os modelos em milhares de camadas bidimensionais distintas, para a impressora não faz diferença se você vai imprimir um quadrado ou uma miniatura funcional de um motor de carro, pois, se você olhar cada uma das camadas, verá que são apenas linhas dispostas em duas dimensões. A única diferença é o tempo da impressão. Quanto mais partes, mais demorado vai ser o processo.

O tamanho da impressão também não tem limites. Isso é proporcional ao tamanho da área de impressão do equipamento, e cada modelo tem suas características principais. O nível de detalhes do objeto é proporcional à largura das camadas escolhidas no momento da impressão. Quanto mais finas, maior será a qualidade do item impresso.

11. O que tem dentro de um objeto impresso em uma impressora 3D?

Um objeto impresso em 3D possui o formato que você definir, seja por dentro ou por fora. Isso significa que, se você criar um modelo “oco”, ele vai ser impresso assim. Porém, se você não definir nenhum espaço vazio dentro de um cubo, por exemplo, a impressora vai imprimir um cubo maciço.

Essa característica também pode ser definida dentro dos softwares de impressão. Alguns trazem a opção “Fill” (preencher) para que os objetos tenham o seu interior preenchido. Outros fazem isso por padrão a não ser que você determine o contrário.

Tenha em mente que objetos ocos tendem a ser mais frágeis, portanto trate de definir uma boa “espessura” para das paredes do modelo antes de iniciar a impressão para não correr o risco de ter problemas. Geralmente essa característica deve ser relativa ao material escolhido. Quando mais sólida a matéria-prima, mais fina pode ser a parede.

12. Como lidar com as partes “flutuantes” de um modelo impresso em uma impressora 3D?

Quando você olha um modelo feito em três dimensões no computador, ele pode possuir diversos pontos “flutuantes”. Imagine o modelo de um homem com os dois braços abertos. Se ele estiver na tela do PC, tudo bem. Pois é só um modelo.

Caso você tente imprimir a peça, será preciso pensar em como esse objeto vai ficar quando a gravidade agir sobre suas partes, por exemplo: se esse modelo for impresso em pé, a impressora vai começar a criar as camadas a partir do pé do boneco. Quando chegar aos braços, não vai existir uma sustentação para que o plástico comece a ser depositado, e isso vai resultar em uma bagunça sem fim.

(Fonte da imagem: Reprodução/Formlabs)

Para resolver esse problema, é preciso definir hastes de sustentação para todas essas partes flutuantes. Essas hastes devem ser removidas depois da impressão. Para que isso seja possível, algumas impressoras trazem duas extrusoras, cada uma com um material diferente. O suporte pode ser feito com um plástico biodegradável e que se desmancha na água, desse modo, basta lavar o objeto impresso com água quente após o final da impressão para que os suportes possam ser removidos e você tenha um modelo perfeito.

Uma sugestão mais simples é simplesmente mudar a orientação do modelo. Porque não imprimir esse homem com os braços abertos, deitado? Ou, então, separar as partes do corpo e imprimir uma de cada vez, independentemente, para depois uni-las, exatamente como os action figures tradicionais são fabricados.

13. Existe alguma diferença entre os plásticos ABS e PLA utilizados na impressão 3D ?

Esses dois materiais não são os únicos, mas são os mais utilizados na impressão 3D. Confira as principais diferenças entre os dois.

• ABS: o material mais comum utilizado nas impressoras de modelagem por fusão e depósito (as mais comuns e mais acessíveis ao público em geral) é o ABS, ou Acrilonitrila butadieno estireno. Esse tipo de polímero é bastante rígido e leve, apresentando um bom equilíbrio entre resistência e flexibilidade;
• PLA: o PLA ou ácido poliático é um polímero biodegradável que é produzido a partir de ácido láctico fermentado a partir de culturas. Esse tipo de matéria-prima é mais eficiente que o ABS em determinadas moldagens, pois tende a deformar menos depois da aplicação e libera menos fumaça ao atingir o seu ponto de fusão, além de ser biodegradável.

Os materiais impressos com ABS podem apresentar uma qualidade final um pouco maior, porém o PLA possui um ponto de fusão menor e resulta em objetos mais resistentes no final. Além disso, como o PLA é menos viscoso quando em estado líquido, ele exige menos força da extrusora na hora de expelir o material, o que pode garantir um pouco mais de durabilidade para os equipamentos.

(Fonte da imagem: Baixaki/Tecmundo)

Não existe muita diferença de preço entre os dois, pois ambos são materiais relativamente baratos. Você deve escolher aquele que mais se adequa à sua impressora e aos seus objetivos.

14. Qual é o material utilizado nas impressoras por fusão a laser (SLS e SLA)?

Como as impressoras do tipo SLS são as mais versáteis, a quantidade de materiais disponíveis para a impressão também é grande. Os mais comuns, contudo, são o plástico e o metal. Diferentemente das impressoras de fusão e acumulação, em que a matéria-prima é fornecida por filamentos plásticos, aqui o material é em formato de um pó ultrafino que é bombardeado por um laser de alta potência até que entre em ponto de fusão para formar as camadas.

Existe uma infinidade de plásticos disponíveis para o processo, como poliamida, poliestireno, nylon, ABS e muitos outros. Também existem modelos que trabalham com fibra de carbono, alumínio, ferro e aço, além de gesso e cerâmica.

(Fonte da imagem: Reprodução/Axis)

Já no caso das impressoras do tipo SLA, em que os objetos são moldados em uma resina líquida, um dos materiais mais utilizados é o plástico epóxi em forma líquida. Porém, existem grandes variações desse material, servindo para diversas finalidades, como permitir a criação de objetos mais resistentes a altas temperaturas, por exemplo.

15. Qual é a maior impressora 3D que existe atualmente?

Conforme a tecnologia avança, surgem mais e maiores impressoras de tamanhos avançados. Uma delas é a Gigabot: o modelo que começou como um projeto no Kickstarter promete itens com um tamanho máximo de até 60x60x60 centímetros.

Fabricantes mais tradicionais, como a MakerBot, também já estão criando modelos cada vez maiores. A Replicator 2 possui uma área de impressão maior que a dos modelos anteriores, e essa tendência é aumentar ainda mais. Mesmo que modelos maiores pertençam a um nicho mais exclusivo, certamente devem surgir em um futuro próximo versões disponíveis para o público em geral.

(Fonte da imagem: Reprodução/Kickstarter)

Saindo do universo relativamente normal da impressão 3D e passando para o ramo da pesquisa e desenvolvimento, já estão em desenvolvimento modelos grandes o suficiente para imprimir casa inteiras.

16. É verdade que em breve será possível imprimir casas inteiras?

Já existem diversas iniciativas no mundo todo para o desenvolvimento de impressoras grandes o suficiente para a construção de casas inteiras. O processo seria basicamente o mesmo de uma impressora de mesa: o equipamento deposita a matéria-prima em camadas até que a construção fique pronta.

O diferencial aqui é justamente o material, que pode ser fibras de madeira, metal, plástico e até mesmo areia. A vantagem desses equipamentos é a velocidade, o custo e a resistência das construções, que deve ser muito maior, principalmente se levarmos em conta a complexidade da obra.

Um dos pioneiros nessa área é o Dr. Behrokh Khoshnevis, da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos. O processo desenvolvido por ele é o Contour Crafting e, de acordo com a equipe, em breve será possível construir uma casa inteira em apenas um dia.

17. O que sai mais barato? Uma casa construída no modelo tradicional ou uma casa impressa?

De acordo com os estudiosos do assunto, uma casa impressa teria um custo muito mais baixo que uma casa construída no modelo tradicional por diversos fatores. O primeiro deles é o custo do material: como não há desperdício, pois tudo é calculado meticulosamente, a construção seria mais barata.

Outro motivo é o custo com trabalhadores. Como não é preciso ter muitos operários trabalhando na obra, é possível economizar muito nesse quesito. Além disso, a construção civil não é um lugar exatamente seguro, e muitos trabalhadores acabam se acidentando, elevando ainda mais o custo da obra.

Existe ainda o fator tempo: estudos garantem que uma casa inteira pode ser “impressa” em até 20 horas, o que, novamente, serviria para baixar ainda mais o custo como um todo.

Se considerarmos o conjunto de todos esses fatores multiplicado por centenas de vezes (pense em um condomínio com muitas casas), teríamos uma redução de custos impressionante, o que poderia se refletir em casas com preços muito mais acessíveis.

18. É verdade que eu posso imprimir uma impressora 3D com uma impressora 3D?

Na verdade, em parte, sim. O RepRap é um projeto de impressoras de código aberto, ou seja, que podem ser utilizadas e modificadas por qualquer um, que visa a disseminação desses equipamentos.

Como as impressoras 3D RepRap são construídas com muitas partes plásticas, a maior parte da mecânica dessas impressoras pode ser criada por elas mesmas, ou seja, as impressoras são capazes de se autorreplicar.

(Fonte da imagem: Reprodução/RepRap)

Entretanto, alguns componentes eletrônicos, cabos de energia e outros precisam ser adquiridos separadamente, pois as impressoras ainda não são capazes de produzir objetos com partes complexas e que misturam diversos materiais diferentes.

Caso você esteja interessado, acesse a página do projeto RepRap, escolha um modelo e crie a sua própria impressora 3D.

19. É verdade que já é possível imprimir órgãos humanos com uma impressora 3D? Qual é o material utilizado e como isso é possível?

Apesar de já ser possível imprimir órgãos humanos em uma impressora 3D, ainda deve demorar um tempo para que essa tecnologia chegue aos laboratórios e hospitais.

A forma como isso funciona é semelhante ao modo como uma impressora 3D normal trabalha. A diferença está na matéria-prima que, em vez de ser um filamento plástico, é uma mistura de células-tronco com células de algum órgão específico, como um rim, por exemplo.

Cientistas da Universidade da Pensilvânia desenvolveram um sistema capaz de imprimir vasos sanguíneos. A tecnologia deles é muito inteligente: a impressora cria “guias” com açúcar, que é estabilizado com um polímero especial. Depois disso, uma série de células é depositada sobre esses trilhos de açúcar, transformando os tubos em um tecido vivo.

Porém, ainda existem alguns problemas para serem resolvidos nesses modelos, e um dos principais é a durabilidade das células. As células-tronco humanas tendem a não sobreviver ao processo de impressão. Dessa forma, os pesquisadores ainda precisam de ajustes no processo para que isso possa ser feito.

A vantagem é que, mesmo com todos esses problemas, muitas pessoas ao redor do mundo todo já estão pesquisando maneiras de viabilizar a fabricação de órgãos, pois isso salvaria milhares de vidas que estão atualmente nas filas de transplante.

20. E se a minha impressora 3D estragar?

A tecnologia de impressoras 3D ainda é novidade no mundo todo, principalmente no Brasil. Dessa forma, ainda não existem muitas assistências técnicas especializadas nesse tipo de equipamento por aí.

Se você tiver algum problema com a sua impressora 3D, existem vários caminhos para tentar resolver o problema. O primeiro deles é entrar em contato com o fabricante, que poderá fornecer suporte e, ou, instruções de conserto, assim como peças sobressalentes.

Caso a sua impressora seja do modelo RepRap, é possível repor algumas peças danificadas facilmente: basta ir até a casa de um amigo que também possua um equipamento desses e fabricar as peças que estão faltando. Se isso não for possível, o projeto RepRap possui uma vasta documentação detalhando esses equipamentos e que pode fornecer muitas informações úteis para o reparo dos modelos.

Fonte: BBC News, Sculpteo, SmartPlanet, RepRap, Forbes, Penn

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