Se és um seguidor deste blog, certamente que conheces a tecnologia por trás das impressoras 3D FDM. Se é assim tenho a certeza de que, neste artigo, poderás aprender algo novo que te fará entender melhor como estas máquinas funcionam, mas se não conheces as peças que as compõem, não te preocupes!
Neste artigo, ensinamos-te as principais partes que compõem uma impressora 3D, bem como algumas dicas para identificar os melhores componentes para a tua impressora e para o teu bolso.
🤔 Que partes tem uma impressora 3D?
Tudo se entende melhor com um desenho, por isso fizemos um diagrama com alguns dos principais componentes de uma impressora 3D
Estes componentes podem ser classificados em diferentes sistemas, que influenciam na qualidade e na fiabilidade de uma impressora 3D.
- A estrutura, que marca a rigidez da impressora e as vibrações que sofrerá quando imprima
- A mecânica (eixos, motores, varões, correias…) que determina a facilidade de movimento da impressora
- A extrusão (aquecedor e extrusor/impulsador) que influi no fluxo de material continuo e controlado para a peça.
Com estes três subsistemas controlados, obtêm-se os melhores resultados em impressão 3D, e é disto que te falamos em seguida.
💪 A estrutura
A primeira e a maior parte é a estrutura. De estrutura, referimo-nos a todas as peças que compõem a base da impressora e sobre a qual se montam todos os demais elementos.
Talvez te seja óbvio, mas uma boa estrutura é um aspeto totalmente essencial e fundamental para obter bons resultados nas nossas impressões, pois determina a rigidez da impressora.
Placas de MDF
Historicamente, quando começou movimento das impressoras 3D open source, cada um fazia a estrutura da sua impressora 3D com o que podiam construir. A maioria das pessoas tinha à mão ferramentas de corte e, até certo ponto, usinar, placas de madeira (habitualmente MDF). Posteriormente, estes painéis de MDF eram montados com parafusos ou cola. Como podes imaginar, estas estruturas de madeira não eram particularmente apropriadas, pois uma usinagem imprecisa de peças leva a que exista “folga” ou movimento, provocando todo o tipo de artefactos e erros nas peças impressas.
Paneis de acrílico
Hoje, a utilização deste tipo de estrutura caiu em desuso e o seu sucessor foram estruturas de painéis de acrílico, como a conhecidíssima Anet A8. Embora este tipo de painéis sejam usinados com bastante precisão, ainda são uma opção aquém do ideal para a estrutura da tua impressora. Por um lado, o material em si não é tão rígido quanto seria desejável e, além disso, estes painéis devem ser montados com parafusos e porcas embutidos nas ranhuras dos painéis. Estas estruturas carecem da rigidez e estabilidade desejadas e, portanto, desaconselhamo-las.
Perfis de alumínio
As estruturas mais modernas da atualidade, graças à Creality e a sua vasta gama de produtos, são as estruturas formadas com perfis de alumínio. Esta opção é uma das mais ideais, pois os perfis podem ser montados de forma muito cómoda utilizando poucos parafusos. Além disso, a usinagem precisa destes perfis significa que praticamente não há folga na nossa estrutura. Como se não fosse pouco, os perfis de alumínio são uma opção bastante barata, portanto são uma opção altamente recomendada.
Por exemplo, a impressora Ender 3, uma das mais famosas e com mais êxito em 2020, é um exemplo de impressora de perfis de alumínio muito rígida.
Opções premium
As opções mais premium incluem chassis de plástico moldado por injeção, estruturas de aço cortado a laser, painéis de chapa dobrada e uma infinidade de soluções que normalmente só fazem sentido no contexto de uma impressora de alta gama. Geralmente estas estruturas não resultam em maior rigidez do que aquelas construídas com perfis de alumínio, mas têm outras vantagens, como a estética ou a capacidade de personalização.
Estruturas híbridas
Também existem impressoras com uma estrutura híbrida com painéis cortados à medida em algumas peças (habitualmente a estrutura que contém o eixo Z e o X) e perfis que formam o carro do eixo Y para reduzir o custo total. É o caso de impressoras como a Prusa i3 MK3, e geralmente resultam em impressoras com um custo não muito alto e uma ótima rigidez estrutural.
🏃♂️ Movimento
Nesta secção, cobriremos as peças necessárias para guiar o movimento da nossa impressora. Como bem deves saber, para poder imprimir, a impressora deve deslocar a cabeça de impressão para cobrir todo o plano de impressão XY e o eixo Z que nos permite imprimir camada após camada. Para isso, existem diferentes soluções que explicamos em seguida.
Varões lisos e rolamentos
Os varões lisos são, na maioria dos casos, o elemento que guia as partes móveis da nossa impressora. Trata-se de um varão simples, geralmente com 8 mm de diâmetro, através da qual deslizam as peças montadas em rolamentos de esferas do tipo LM8UU. Como em tudo na vida, existem muitas qualidades para estes componentes. Os varões são geralmente de qualidade aceitável, mesmo que sejam baratos. É muito importante que verifiques se os varões são de bom material, embora a maioria das atualmente vendidas o seja. Aço inoxidável ou aço cromado são boas opções de qualidade-preço.
Em relação aos rolamentos, a variedade é maior que a dos varões. Existem de todo o tipo, desde rolamentos de péssimo desempenho vendidos em lotes no Aliexpress até buchas de alta qualidade como as da marca IKO. Embora, à primeira vista, todos os rolamentos pareçam iguais, há uma grande diferença no preço e no desempenho. Os rolamentos mais baratos vamos encontra-los em impressoras de baixa qualidade, normalmente procedentes da China. Embora provavelmente funcionem, estes rolamentos produzem muito mais ruído do que deveriam, além de que é mais fácil que arranhem os varões e causem congestionamentos a longo prazo. Recomendamos evitar a utilização de rolamentos de baixa qualidade e optar por pelo menos rolamentos de qualidade média.
Outra opção são casquilhos de polímero, como as IGUS, que não necessitam lubrificação de qualquer tipo. Ainda, como não possuem as bolinhas que caracterizam os LM8UU, estas são muito mais silenciosas. Estes casquilhos são uma opção muito boa devido ao seu preço moderado e o bom desempenho, embora possam causar algum problema, pois são um pouco mais difíceis de montar adequadamente.
Guias lineares
Nas impressoras mais premium, geralmente encontramos que, em vez de varões e rolamentos, as peças deslocam-se em guias lineares. Estas guias são consideravelmente mais caras, mas também tendem a dar um resultado um pouco melhor. Em geral, esta opção pode ter um impacto positivo no desempenho da impressora se o resto da máquina for de boa qualidade e estiver muito bem ajustada. Para máquinas de gama média ou baixa, o elevado preço das guias lineares não compensa, pois devemos investir antecipadamente na melhoria de outros aspetos com maior impacto na qualidade final das impressões. Não penses que adicionar guias lineares a uma Anet A8 melhorará substancialmente o seu desempenho.
Patins e rodas excêntricas
A maioria das impressoras que utilizam perfis de alumínio como estrutura não utilizam varões nem fusos. Em vez disso, as ranhuras no perfil atuam como hastes, que orientam o movimento de umas rodas excêntricas. Esta solução é muito engenhosa, pois ajuda ainda mais a reduzir o custo estrutural.
Este perfil geralmente chama-se perfil Vslot, porque possui ranhuras em V pelas quais pode circular uma roda de borracha com um rolamento.
Desta forma, marcas como a Creality, com a sua série CR, tem impressoras no top de vendas como a CR10 com um preço muito baixo e umas prestações muito adequadas. Este preço tão baixo consegue-se em parte graças à poupança em componentes estruturais. A única desvantagem deste sistema é que estas rodas tendem a desapertar-se e, portanto, precisam de ser ajustadas periodicamente. Além disso, encontrar o ponto de aperto ideal da roda pode ser complicado.
Correias
Em todos os casos anteriores, as correias empregam-se para transmitir o movimento do motor para o elemento móvel, sejam elas casquilhos, patins de guia lineares ou rodas excêntricas. Estas correias podem ter qualidades muito diversas e não é conveniente poupar nesta secção.
As correias mais baratas que encontramos geralmente têm uma grande quantidade de borracha de baixa qualidade, razão pela qual apresentam uma certa elasticidade. É exatamente isto que queremos evitar, por isso devemos usar correias de maior qualidade. É muito comum ver impressoras com ghosting ou artefactos na impressão devido a uma má tensão das correias, e é bastante comum que as correias más não possam ser tensionadas corretamente ou que percam a tensão em muito pouco tempo. Existem opções muito interessantes, algumas delas mais premium como as vendidas pela E3D, reforçadas com fibra de vidro.
Fusos
O movimento do eixo Z ocorre em quase todas as impressoras usando fusos trapezoidais. Existem qualidades diferentes, mas em quase nenhuma impressora os eixos são um engarrafamento no desempenho.
Uma opção que tende a melhorar a qualidade das peças finais é a utilização de motores com um fuso incorporado. Estes motores têm o fuso incorporado, evitando a utilização de acopladores que podem causar problemas como oscilação ou problemas como o wobble ou oscilação do eixo z. Algumas máquinas muito grandes e que procuram a robustez utilizam fusos de esferas e de maior diâmetro.
⚙️ Extrusão
A extrusão é o componente que muitos consideram a parte mais importante de uma impressora 3D. Embora seja discutível, o que não se pode negar é que a extrusão geralmente é uma das peças que cria um engarrafamento. É comum ver impressoras onde o resto dos componentes funciona corretamente, mas obtêm-se resultados insatisfatórios (ou não se obtêm resultados) devido a alguma falha na extrusão. Em geral, engloba-se na “extrusão” o extrusor propriamente dito e o bloco de aquecimento. Ambas partes são essenciais, e devemos colocar a máxima qualidade que nosso bolso permitir.
No que diz respeito hotend, está normalmente constituído por um dissipador de calor, uma garganta ou barrel e, finalmente, o bloco de aquecimento com o nozzle. De todos estes elementos, se tivéssemos que priorizar algum deles, para poupar no resto, seriam a garganta e o nozzle. Recomendamos comprar a garganta ou barrel e o nozzle da melhor qualidade, por exemplo, E3D ou Microswiss, pois a diferença com os clones baratos que podemos encontrar no Aliexpress é enorme
O extrusor em si é o conjunto de peças que transmitem o movimento do motor ao filamento, empurrando-o em direção ao hotend. É uma peça chave, mas a maioria das impressoras costuma trazer um extrusor, que é suficiente se não quisermos imprimir materiais flexíveis. Ainda assim, um dos melhores investimentos para a nossa impressora é atualizar o extrusor para um Bondtech ou E3D Titan, ambos de alta qualidade e muito bom desempenho.
Já falamos de extrusão na Bitfab, podes rever o nosso artigo ou ouve a opinião de Juan da 3DEspana (conhecido como Campy), que é uma das pessoas que mais sabem de impressão 3D em Espanha e fez este vídeo súper técnico sobre todos os tipos de extrusores e hotends existentes no mercado:
⚡️ Eletrónica
Nesta secção, englobamos todos os componentes eletrónicos, como os motores, a mesa, os sensores ou a placa mãe, sendo este último o mais relevante e do que mais te falaremos.
Inicialmente, todas as impressoras eram controladas por uma placa composta por uma RAMPS e um Arduino, ambas placas de uso geral. Com o tempo, desenvolveram-se placas específicas para impressoras 3D e cada marca possui a sua própria placa.
A maioria das placas é de qualidade suficiente e as únicas diferenças que notaremos como utilizadores estão nos drivers. Estes drivers são os componentes que se encarregam de fornecer a potência necessária aos motores, e existem muitos tipos, sendo os melhores e os mais modernos, os Trinamics. Dentro desta gama, existem muitos modelos, mas a maioria deles oferecem-nos vantagens como muito menor ruído (de verdade, mesmo muito menor), a capacidade de funcionar sem limites de percurso ou a capacidade de detetar choques ou congestionamentos. Se puderem pagar e a vossa impressora tiver uma placa com drivers intercambiáveis, invista em alguns drivers trinamics. Uns básicos como os 2208 significarão uma enorme melhoria no ruído da vossa impressora.
As opções premium como DUET oferecem vantagens como controle online ou um processador de 32 bits, mas, a menos que te sobre o dinheiro, não são um investimento necessário.
O resto de componentes eletrónicos são menos críticos, já que no caso dos motores, por exemplo, quase nenhuma impressora precisa de motores melhores do que os que vêm de serie.
❤️ Aprendeste algo novo? Ficaste com vontade de mais?
Se a resposta é sim, não hesites em deixar um comentário, pois assim saberemos que tipo de conteúdo mais gostas e possamos continuar nessa linha. Já viste que existem muitos elementos que não tocamos, como alguns componentes eletrónicos, e que poderíamos aprofundar em tópicos como a extrusão.
Sem dúvida aprofundaremos mais nestes tópicos em artigos futuros, então segue-nos para ficar por dentro das nossas novas publicações!