Como converter arquivos digitais para a Impressão 3D

 

Princípios básicos da modelagem 3D para a fabricação por impressão 3D

Quem não possui experiência com impressão 3D não imagina que ela pode não ser tão simples quanto parece. Não basta apenas fazer a modelagem 3D de um objeto através de software e mandar imprimir.

Existe uma série de fatores que podem afetar o resultado final da impressão, como espessura, peso, dimensões e densidade.

Quem já tem o hábito de trabalhar com essas especificações, sabe que a modelagem para impressão 3D pode ser um tanto confusa. Não existe uma abordagem única para todos os tamanhos na modelagem 3D, assim como na impressão 3D.

Utiliza-se diferentes softwares, materiais de impressão, impressoras, e também diferentes tecnologias de impressão. Então, é perfeitamente normal se sentir perdido, e pode parecer difícil projetar um modelo 3D perfeito para impressão.

E desta forma, com ampla pesquisa e abrangência prática, que organizamos os tópicos essenciais a qualquer software de modelagem 3D. Bem como para a grande maioria das tecnologias de impressão 3D.

MODELAGEM PARA IMPRESSÃO 3D 
Para modelar em 3D existem dois princípios básicos.

Modelação 3D de sólidos 

Os objetos modelados são preenchidos por dentro. Um modelo sólido permite cálculos e simulações. A modelação de sólidos costuma ter menos erros na hora de imprimir em 3D.

Modelagem 3D

Modelação 3D de superfícies 

Os objetos modelados são vazios por dentro. Aquilo que é modelado são as paredes dos modelos. É preciso ter cuidados para não deixar buracos nas superfícies. Por consequência, o computador não sabe o que é interior ou exterior dos objetos e não consegue interpretar para imprimir em 3D.

Modelagem 3D

GERAÇÃO DO MODELO PARA IMPRESSÃO 3D
Antes de efetivamente começar a modelar veja o que pode ser essencial ao desenvolvimento do projeto.

Diretrizes de software 

Existem muitos softwares de modelagem 3D diferentes. Alguns deles foram projetados para criar designs baseados na impressão 3D, outros são específicos para cada área das engenharias, para artistas, etc.

O que não é projetado nesses softwares requer edição adicional antes de ser disponibilizado para impressão.

Por exemplo, para gerar uma espessura de parede, ela pode ser automática em alguns programas e de configuração manual em outros.

Assim, deve-se amigar a algum deles e entender seu funcionamento da forma de modelar. Cada software tem suas vantagens e desvantagens, mas deve chegar ao mesmo resultado: um arquivo STL.

E, relembrando, todo e qualquer software é diferente.

Processo de impressão 

As tecnologias adotadas de impressão não se diferenciam muito dos materiais. Como eles, aqui também há distinção entre um processo e outro.

Um bom exemplo disso é a opção de imprimir peças intertravadas, em um mesmo objeto e ao mesmo tempo de impressão. Por exemplo, fazer a impressão de um material mais flexível internamente e um mais rígido externamente.

A razão por trás disso não é necessariamente só o material em si, mas a tecnologia usada para imprimir cada um desses materiais.

Seja a impressão baseada em filamento sólido, à base de pó ou por polímero líquido, não podemos imaginar que todos os materiais tenham requisitos similares porque são todos polímeros e precisam muitas vezes usar tecnologia de impressões diferentes.

Portanto, é por usarem tecnologias diferentes, que alguns recursos de design serão diferentes. Assim, materiais que utilizarem a mesma tecnologia de impressão têm maior probabilidade de compartilhar requisitos de design semelhantes.

Materiais de impressão 3D

Quando é usado material de impressão temos que ter em mente que todo material de impressão é diferente. Eles podem ser rígidos ou flexíveis e em qualquer dessas categorias podem ser frágeis ou fortes, lisos ou ásperos, pesados ou leves, entre outros.

Isso se remete em que o modelo a ser gerado virtualmente deve ser projetado de acordo com um material específico. A escolha do material de impressão determina, em alguns casos, as diretrizes básicas de design que precisam ser seguidas.

Por exemplo: se você deseja imprimir seu modelo em material flexível, haverá recomendações de projeto que atendam a estes materiais específicos, que precisam ser levadas em conta, como alturas de camadas máximas e mínimas, angulações negativas, arredondamento de cantos, entre outras.

Espessura de paredes

Mesmo tendo várias informações sobre a espessura de parede nas informações levantadas nos tópicos acima, vale a pena reavaliar novamente, já que sãos as razões mais comuns pelas quais alguns objetos não são imprimíveis.

Por que reavaliar? As paredes muito finas tornam o modelo incapaz de serem impressas ou até mesmo frágeis e podem se romper no manuseio.

Já paredes grossas geram tensão internas sucessíveis a trincas. Desta forma, obter a espessura da parede certa é crucial para uma impressão 3D bem sucedida.

Modelagem 3D

Modelagem 3D

Resolução do arquivo STL

Na impressão 3D, o formato de arquivo mais comum é o STL (triangular padrão). Em linguagem de softwares, o arquivo será traduzido em vários pequenos triângulos dentro de um espaço 3D.

A maioria dos softwares de modelagem 3D permite exportar projetos para arquivo STL e ainda definir a resolução desejada dentre uma faixa alta e baixa.

Essa escolha correta é importante para garantir uma impressão de boa qualidade, mas ainda assim é preciso ter alguns cuidados entre as resoluções.

Modelagem 3D
Quando uma resolução do arquivo STL é baixa, deve-se estar ciente de que uma exportação de baixa qualidade nunca fornecerá uma boa impressão.

Neste caso, possuímos triângulos maiores e a superfície da impressão não será suave. Quando uma resolução do arquivo STL for alta, torna o arquivo literalmente grande e, assim, pode conter um nível extremo de detalhe que a própria impressora não é capaz de reproduzir.

Modelagem 3D

ADEQUAÇÃO DO MODELO PARA IMPRESSÃO 3D

Fechamento de arquivos é um termo usado para a finalização de um projeto e é igual praticamente em todos os softwares.

Claro que há a variação técnica de um para outro, mas o conceito é o mesmo para todos. Antes mesmo de fechar o arquivo já é necessário fazer a seleção da tecnologia de impressão e material a ser utilizado.

Por exemplo: se a peça for maior que a área de impressão, será necessário ajustar a escala ou dividir o objeto mantendo as dimensões originais. Todas as tecnologias de impressão limitam paredes mínimas e detalhes mínimos. Verifique se todos os componentes obedecem a estas especificações.

Escala do objeto

Quando um modelo é criado, muitas vezes não tem a intenção de ser impresso.
Isso pode ser comum para peças decorativas e de esculturas, porém a grande maioria dos softwares de modelagem tem a capacidade de fornecer dimensões e, assim, é necessário reconhecer estas dimensões.

Com as devidas dimensões reconhecidas, pode-se verificar se o objeto deve ou não receber cortes para poder ser impresso em função do tamanho linear da impressora.

Aproveitando não só a própria escala, mas também o tamanho do arquivo em si, é preciso ter o cuidado para não exagerar na suavização do modelo além da renderização.

 

Inconsistência geométrica

Uma gama de programas de modelagem 3D disponíveis atualmente não é criada especificamente para impressão 3D.

Estes geralmente incluem ferramentas de animação e renderização virtual, onde não exigem objetos sólidos.

A prioridade é a superfície do modelo. Algumas dessas operações podem criar superfícies que não se conectam e, em outras, podem separar superfícies criando pontos de conexão distintos.

Para se ter um volume claro, cada lado deve estar conectado por apenas duas faces adjacentes. Se duas faces compartilharem uma terceira face o modelo poderá não ser impresso.

Podem surgir erros quando exportamos arquivos que sejam não volumosos (jogos). Alguns modelos são exclusivamente otimizados para renderização e não para impressão.

Por exemplo: modelar em faces texturizadas simples, sem volume, não gera um volume, então não pode ser impressa. Para preparar um modelo para impressão, é necessário primeiro dar volume às superfícies.

Um bom exemplo disto é gerando uma extrusão pelo software de modelagem. No entanto, um modelo para impressão 3D requer mais do que uma superfície simples, requer um volume.

 

Intersecção de volumes

Ao criar um modelo 3D, podem haver pontos onde dois ou mais volumes se encaixam. Essas intersecções criam modelos com diferentes sentidos de superfícies, tornando o volume complexo e complicado de definir.

Alguns softwares conseguem mesclar esses elementos renderizando um objeto. Pela grande maioria dos softwares de modelagem as superfícies são orientadas com internas e externas que auxiliam a determinar o volume do modelo.

Se qualquer uma delas não estiver orientada na direção correta, pode não formar o volume desejado.

 

Furos da malha

Um problema comum para a impressão 3D é se o modelo é ou não estanque. Isso se refere ao modelo ser totalmente fechado.

Para que isso aconteça, todas as arestas precisam estar conectadas umas às outras. Se isso não acontecer, o objeto não terá espessura o suficiente para a impressão 3D.

 

Peças interligadas

Existe a possibilidade de realizar impressões com modelos 3D que possuam várias partes ou peças que poderão ser montadas pós impressão. Dependendo da tecnologia utilizada, será necessário avaliar com rigor o espaço entre as peças.

O planejamento de uma peça sem precisar de montagem posterior precisa ser assertivo na folga entre as partes móveis, como juntas esféricas, dobradiças, elos, etc.

Se essa folga mínima não for atendida, há o risco de as peças se fundirem umas às outras e tornar o modelo sólido em vez de móvel.

Considere também que não só o tipo de tecnologia de impressão 3D permite criar montagens complexas, mas também alguns tipos de materiais. Um exemplo disso são materiais que possuem maior ou menor contração ao resfriar.

 

Problemas estruturais

Verdadeiramente falando, um modelo 3D parece ótimo na tela do computador. Só que isso às vezes não se traduz muito bem para o mundo real.

Portanto, será preciso seguir requisitos mínimos para o processo de impressão 3D específico ao que você escolher utilizar.

Modelos 3D com recursos finos podem quebrar, especialmente se a área fina for suportar uma superfície impressa grande ou mais pesada. Também, poderá ficar frágil por si mesmo e poderá gerar furos em sua geometria que não são percebidas no arquivo.

No entanto, deve possuir pelo menos uma espessura mínima de parede ou casca. Respeitando essa espessura mínima, evitaremos quebras desnecessárias e erros de impressão.

Existem várias maneiras de lidar com estes detalhes frágeis, como por exemplo, aumentar sua espessura, colocar detalhes conectados a uma parte sólida do modelo, removendo-as completamente, etc.

 

Redução de gastos 

Por motivo de economia de peso ou de custo há possibilidade de diminuir a quantidade de material usado na impressão. Isso acontece também se o modelo for muito grande.

Para que fique adequado, deve-se esvaziar parte do modelo, deixando partes ocas. Mas tomar o cuidado para não deixar aberturas até a face externa.

Outro cuidado é ao executar estes processos de esvaziar objetos, não tornar suas bases muito finas. Esse procedimento deve ser evitado, sendo recomendado apenas quando o peso for suportado por outros elementos do próprio objeto.

 

Impressão 3D a cores 

Devido à sua falta de limitações e compatibilidade com a maioria das ferramentas 3D, o formato OBJ é um dos recomendados para objetos coloridos em geral.

Os arquivos OBJ exigem um arquivo MLT, gerado automaticamente ao exportar para OBJ com o software de modelagem, além da textura também gerada automaticamente.

A reprodução de cores de um objeto produzido por software pode ser diferente da realidade, por se tratar de uso de iluminação artificial que pode transformar as cores reais do objeto.

É preciso tomar cuidados especiais com partes transparentes, pois na impressão a textura transparente aparecerá opaca.

Se for necessário que o objeto possua partes transparentes, deve-se fazer enxertos com outros materiais totalmente translúcidos e prontos, sem precisar passar pela tecnologia de impressão 3D.

CHECKLIST PRÉ IMPRESSÃO 
Certifique-se de que todos os tópicos a seguir foram atendidos antes de prosseguir com a impressão:

Arquivo em formato STL;
Dimensões da impressora em função do objeto;
Modelo totalmente sólido;
Espessuras mínimas;
Evitar usar estruturas e suportes.

CHECKLIST PÓS IMPRESSÃO
Verifique se todos os tópicos foram atendidos após a impressão:

Manusear o objeto totalmente resfriado;
Verificar uniformidade entre camadas;
Comparar as dimensões reais com o modelo virtual.

 

CONCLUSÃO

Impressão 3D não é tão simples quanto parece. Deve ser tomado o devido cuidado com todas as especificações, a fim de reproduzir um modelo o mais fiel possível com o previsto pelo software.

É possível ajustar uma série de fatores para que a impressão 3D saia exatamente como planejado, mas podem ser necessários alguns testes.

Cuidados básicos devem ser tomados com a espessura das paredes do objeto, bem como o peso suportado por sua base. Também é preciso se atentar à transparência de texturas em objetos coloridos, pois estas saem opacas na impressão.

Observando todas as especificações com cuidado e sem pressa, é possível realizar uma impressão 3D bastante fiel ao que foi modelado em software.

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