Por: Emanuel Campos | Editor da revista Impresso 3D
A Impressão 3D nasceu da descoberta de Chuck Hull que ele poderia curar, endurecer resinas, através A de luz ultravioleta, transformando uma matéria líquida em sólida. Tudo depois disso é só história. Mas de quase 40 anos depois, temos não apenas uma tecnologia que lida com resinas líquidas – termofixos – e as transmuta em peças lindas, temos a pioneira, a SLA, mais ou menos Aparelho Laser de tridificação (Stereolitographic Laser Aparatus), mas temos mais sigas do que cabem no gibi, é DLP, LCD/LED, PJM, MJM, afinal, qual a melhor tecnologia?
Em 2000, quando eu vendia CAD 3D da Dassault Systèmes, aquele que todos faziam a piada se eu estava trabalhando na “firma da minha tia”, o tal CATIA, o mundo ainda era jovem e o conhecimento de computação e ferramentas de desenho não eram difundidas como são hoje. Para se ter uma ideia, o sistema operacional era o Windows NT 4.0 (ainda), executando ou um AutoCAD 2000, puramente 2D, ou o Autodesk Mechanical Desktop, pai do Inventor e avô do Fusion. Uma vez liguei para uma pessoa que projetava chapas para corte e dobra. E ela usava o Excel para os desenhos. Deixando as bordas mais grossas ou mais finas, linhas contínuas ou tracejadas, ele desenhava com as células do Excel desenhos lindíssimos. Foi quando meu chefe cunhou a frase “a melhor ferramenta é a que você sabe usar bem”.
Eu contei essa história para dizer que apesar de sermos uma população tendenciosa a dicotomias, ou Nintendo ou Sega, ou Windows ou Mac, ou FDM ou Resinas, a verdade é que não há uma tecnologia que seja melhor que as outras. Cada tecnologia é um “trade off”, uma troca, ganha-se por um lado, perde-se por outro. Dito isso, o que vou apresentar é o meu parecer sobre as diversas tecnologias de resina, de uma forma ampla, ok?
Pode parecer que todas as impressoras de resinas usem luz e sejam todas iguais, mas o tipo da luz faz toda a diferença no processo. A impressão 3D SLA utiliza laser, e o laser pode transmitir uma quantidade de energia imensa em relação às impressoras de LED, que garante não apenas maior velocidade na fusão da camada, como maior aderência das camadas. Por outro lado, o laser e um televisor de raios catódicos, vulgarmente chamada de TV de tubo (perguntem aos seus pais o que era isso) compartilham do mesmo defeito: o lazer, tal qual uma caneta, precisa desenhar cada contorno, preencher cada interior, o que torna, em comparação, fazer uma única peça de xadrez em SLA mais rápido que uma LED, mas por outro lado, fazer um volume repleto destas mesmas peças mais rápido em uma impressora LED.
O laser tem um segundo problema, as impressoras de SLA possuem dois tipos de altura de camada, igual nas impressoras FDM, mais precisa, com mais camadas, ou mais rápida e com camadas mais grosseiras. O truque é que em geral, a altíssima resolução de uma impressora SLA acontece em uma cuba menor, só um 1 ⁄ 8 do volume original. Isso se dá por que o laser produz um ponto luminoso sobre a resina, mas ele só é um ponto enquanto o laser aponta reto, do foco emissor para baixo, conforme o raio laser começa a buscar os extremos da área de impressão, esse ponto vai se tornando um oval. É uma fração e algo pequeno o quanto o ponto chega a se deformar, mas quando falamos de extrema precisão, é o bastante.
A parte polêmica deste artigo já passou, deixe eu voltar à ele, uma impressora de LED pode ser mais rápida que uma impressora a laser. Acontece que o LED é uma fonte emissora de energia inferior ao Laser, mas por outro lado, as impressoras LED modernas utilizam matrizes LED que são as mesmas que encontramos em nossos laptops, celulares e tablets. e quando projetam uma imagem, projeta essa imagem por toda a camada, a diferença do laser que precisa desenhar cada contorno como já dissemos. Por outro lado, o laser tem mais energia, então ele precisa de menos tempo de exposição e ainda assim, garante uma fusão ainda superior que o LED, no que tange a união entre camadas. Se a matriz de LED for feita de um painel OLED, aquele que para produzir partes pretas na imagem, ele simplesmente apaga os LEDs não utilizados, e se o emissor for monocromático, ainda melhor para a impressora LED, já que intensifica a energia emitida, e não há miasmas da luz preta que podem causar cristalização ou ilhas, que depois têm o mau hábito de grudar na peça e estragar os suportes. O problema é que as únicas empresas que têm interesse em telas 4K OLED monocromática são fabricantes de impressoras 3D e amantes de cinemas cult, sendo que o segundo não produz telas.
Vale a lembrança que as impressoras 3D de LED hoje já foram impressoras que usavam lâmpadas, destas de datashow e retroprojetores (de novo, perguntem aos seus pais), e que compartilhavam muito dos problemas das impressoras laser, como a ovalização das bordas, burnout do centro dos objetos impressos, além da vida curtíssima destas lâmpadas de ficar acendendo-as e apagando-as a cada 2 ou 3 segundos por várias horas. As matrizes de LED realmente solucionam diversos problemas.
Agora, estas não são as únicas formas de se produzir peças pelo processos de cura de resinas fotossensíveis, estes são os mais populares. A Stratasys tem um processo que é um filho entre impressoras tradicionais e impressoras 3D, a Polyjet, que utiliza alguns cabeçotes de impressoras 2D de grandes formatos, para dispersar gotículas de resina de forma incrivelmente controlada sobre uma mesa. As gotículas são curadas por uma lâmpada Infravermelha permanentemente acesa, que não prejudica a resina, já que a mesma só vê a luz quando é dispersa pelo cabeçote. O cabeçote tem uma membrana do tipo piezo-elétrica, que ao ser estimulada por uma corrente elétrica vibra, e deixa cair gotas de 90×10 elevado à -12, ou 90 picos cada gota. Após a camada ter sido desenhada, uma lâmina corta a calota superior das gotas, e um rolo preso ao cabeçote prensa as camadas depositadas, fazendo assim uma impressão que busca ser “handsfree”, não há manuseio direto da resina, não há exposição da impressão ao ambiente, as impressoras operam fechadas, ainda que algumas possam requerem exaustão de ar, para tirar o odor das resinas.
A Stratasys com a PolyJet, ou PJM, PolyJet Material, tem a mesma tecnologia da Kyocera chamada de MJM – MultiJet Material, onde é quase tudo igual, mas na Stratasys ao lado do cabeçote da resina vai um cabeçote de uma resina solúvel em água para os suportes, e na MJM o suporte é em cera aquecida, e a remoção é por forno que derreterá a cera. As desvantagens da PJM ou MJM é o alto custo das resinas, já que as máquinas só aceitam a resina em recipientes específicos e com chip ePROM para garantir autenticidade do material, e mesmo com a alta tecnologia de dispersão e acabamento, nenhuma das duas entrega a qualidade exata do uma SLA consegue.
A SLA tem como desvantagens o alto custo para “start de máquina”, já que seus grandes volumes de impressão ocorrem em uma cuba cheia de resina, de 100 à 200 litros de resina, que precisa ser filtrada a cada parada de máquina prolongada, além da necessidade de pisos anti vibração, ou qualquer T-Rex passando na rua causará o famoso efeito doppler, aquelas ondas na água no copo causadas pela propagação de impactos através de meios líquidos. Mas apesar do alto custo de instalação e da “pegada” que uma máquina dessas deixa na empresa, a qualidade da SLA continua a ser algo insuperável, sem mencionar as capacidades volumétrica, fácil, uma das maiores impressoras até hoje.
Para encerrar as tecnologias de cura de resina, mesmo sem cobrir todas, não posso deixar de falar das impressoras PPP – Programable PhotoPolymerization – ou fotopolimerização programável, uma variação das impressoras LED com uma pitada das impressoras PJM ou MJM, ela consiste uma cura em duas etapas de cada camada, criando camadas intrinsecamente presas umas às outras, gerando peças praticamente isotrópicas, e não por acaso, a tecnologia que brilhou durante a pandemia na fabricação dos swabs – os bastões de testes de que foram produzidos por impressão 3D, numa época de cadeias logísticas insanas misturadas à quarentenas severas.
Após a cura de cada camada, uma película se infla, pressionando as camadas recém produzidas sobre as anteriores. Não é rápida feito as impressoras SLA nem tem seu acabamento, mas certamente, é a única com uma resistência mecânica surpreendente, ou você acha que iriam meter no nariz das pessoas algo que pudesse romper, fragmentar ou ainda ferir um paciente?
l.
