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 Apostila Impress?o 3DPara Takagaki (2012 p.28) a defini??o simples da impress?o 3d na sua execu??o é que essas tecnologias “(...) se baseiam no princípio de executar diversos fatiamentos da figura, geralmente na horizontal, obtendo uma fina camada da figura que é impressa através do processo de deposi??o de materiais das partes sólidas” é exatamente a maneira como a impressora fará o objeto desejado.Tipos de Impressora 3DSelective Laser Sintering - Sinteriza??o Seletiva a Laser (SLS)S?o chamadas de Sinteriza??o Seletiva a Laser por conter lasers poderosos que endurecem uma quantidade variada de materiais, como vidro, cer?mica, nylon e alguns metais como alumínio.Porém essa tecnologia é pouco acessível pelo pre?o que se paga sendo assim mais comumente encontrada em empresas e n?o em residências.Stereolithography - Estereolitografia (SLA)Apesar do nome ser complicado e talvez nunca ter ouvido falar sobre ela, foi a primeira impressora 3D criada em 1983. Seu fundador se chama Chuck Hull, também fundador da 3D system Corp.? uma impressora que utiliza resinas líquidas como matéria prima. um laser percorre a resina formando o desenho de cada camada que será enrijecida formando assim, camada por camada, uma pe?a em 3D.Este método requer, normalmente um acabamento em virtude dos defeitos com sua fabrica??o, por exemplo, algumas pe?as passam por uma exposi??o ao calor para enrijecer melhor e ter assim uma qualidade maior ao final.? considerado o melhor método de impress?o 3D caseira hoje em dia gra?as ao belíssimo acabamento da pe?a pois como é feito com laser as alturas das camadas s?o extremamente finas, normalmente mais finas que um fio de cabelo. Sua espessura pode chegar à 0,005mm a altura da camada.Porém o seu maior defeito é a baixa resistência da pe?a final em quest?o, portanto ao escolher um tipo de impressora sempre deve-se estar atento ao objetivo da impressora.Digital Light Processing - DLPA sigla, em inglês, significa “processo digital por luz” e serve para designar um tipo de impressora bastante similar com as estéreo litográficas. Nesse modelo, o equipamento usa uma fonte de luz diferente do laser.Sabe-se que lasers possuem uma frequência e uma energia alta. Este tipo de impressora utiliza com mais facilidade a faixa da luz visível para seu processo. Isto faz com que sua produ??o seja mais barata pois é comumente utilizado projetores comuns para constru??o. Outro ponto que difere das impressoras SLA é a resina que é escolhida para uma faixa do espectro diferente.Isso faz das DLP impressoras bastante rápidas para confeccionar objetos com alta resolu??o e riqueza de detalhes, já que n?o é necessário um ponto de laser percorrer todo o desenho da camada, e sim um projetor que forma o desenho da camada inteira.Mas as mesmas limita??es das estéreo litográficas se manifestam aqui: produtos mais frágeis podem ter vida útil reduzida. Além disso, a aten??o com acabamento pós-impress?o pode ser necessária.Fusion Deposition Modeling - FDMUm dos mais famosos tipos de impress?o 3D caseira, seu nome já é autoexplicativo. Funciona com o derretimento de um filamento de plástico que é depositado em uma superfície, seguindo uma sequência de comandos previamente feitos por computador. Desta forma vai se depositando o plástico derretido até a pe?a se formar, camada por camada.A limita??o desta tecnologia come?a pela qualidade da pe?a. Como o material vai passar por um bico extrusor o furo tem limita??es mínimas por quest?o de constru??o e de for?a de motores na hora de empurrar o plástico derretido. Isto faz com que a qualidade de detalhes do final seja relativamente pequena. Um dos maiores problemas também é o tempo de impress?o, como é por depósito de plástico o processo é muito demorado e a qualidade da impress?o é diretamente proporcional ao tempo, visto que para ter uma melhor qualidade devemos diminuir a altura da camada logo a máquina terá um maior caminho para percorrerApesar dessas limita??es é uma tecnologia de fácil acesso e com um custo benefício muito acima das outras. Hoje já existem fóruns e uma gama de informa??es sobre esse tipo de impressora.Partes de uma Impressora (Estrutura Física)Para facilitar a comunica??o é necessário ter conhecimento de nomes básicos sobre as partes que comp?em uma impressora 3D caseira de tecnologia FDM, portanto a seguir está uma pequena lista sobre alguns nomes utilizados:Extrusora: máquina que se opera a extrus?o. ? chamado de extrusora o conjunto todo que comp?e a parte da impressora que fará com que o plástico seja empurrado para ser derretido e depositado na mesa para forma??o da pe?a. Estar ciente que este nome engloba todo maquinario da impressora que tem este fim.Bico extrusor: Diferente de extrusora, este é o nome dado ao conjunto de metal que fará o processo de derretimento do plástico.Nozzle: Também chamado de bico aquecido, é a parte de metal do bico extrusor que passará o plástico derretido para a mesa. ? a parte mais perto da mesaBloco aquecedor: Parte de metal que será acoplado a resistência cuja fun??o é aquecer e derreter o bico.Tubo Garganta: Parte que juntará o Heat Sink ao bloco aquecedor.Heat Sink: Parte fria que o filamento passará antes de ser derretido.Hotend: Conjunto composto pelo nozzle, bloco aquecedor, cartucho aquecedor, sensor de temperatura, heat sink, tubo garganta e algumas vezes tubo ptfe. Parte responsável pelo derretimento do plástico.Tubo ptfe: Tubo de teflon para guiar o filamento da extrusora até o hotend.Tracionador: Parte responsável, na extrusora, em empurrar o filamento. normalmente é feito de metal e com dentes para que se tenha uma precis?o boa.Rolete de apoio: Rolamento que vai estar oposto ao tracionador ajudando-o a empurrar o filamento.Mesa aquecida: Placa que tem o objetivo fixar a pe?a durante a impress?o para n?o desgrudar e estragar o projeto.Parte eletr?nicaEm se tratando de impressoras 3D caseiras FDM, é muito comum achar uma variedade enorme de placas e componentes que englobam a parte eletr?nica. Portanto nesta apostila vou tratar apenas das impressoras DIY (Do It Yourself), ou seja, impressoras que s?o feitas em casa.Basicamente existem alguns materiais eletr?nicos que s?o indispensáveis para a constru??o de uma impressora, como por exemplo motores de passo, fonte chaveada e placa controladora. Outros já n?o tanto como sensores indutivos para nivelamento automático da mesa.Fonte de alimenta??o:A fonte é um item essencial para uma impressora 3D. Normalmente pode ser usado fontes chaveadas, fontes antigas de computador ou fontes diversas que possuem a potência adequada.O mínimo que se deve ter para um aproveitamento adequado é 12V @ 20A, ou seja 240W. porém para um excelente aproveitamento e sobra é recomendável 12v @ 30A. Caso queira aprimorar a impressora colocando mais uma extrusora terá potência de sobra.Motores de passo:Os motores de passo é a parte mais cara de uma impressora. Para uma boa impress?o é necessário um bom torque de um motor pois sem isso a impressora irá perder passos durante a impress?o e deixará o produto final deformado. ? possível construir uma impressora com vários modelos e marcas de motores variados, para fresa e CNC os nema 23 e 34 s?o mais comuns, porém existe um modelo que é mais usado na impress?o 3D que é o Nema 17. Esses números está relacionado a medida das dist?ncias dos parafusos que seguram o motor na impressora, por este motivo que é uma grande ideia manter um padr?o, desta forma muitos projetos prontos já est?o na medida certa dos motores. ? muito comum ver motores de passo no mercado com 1,1 kgf.cm no mercado dizendo que s?o para impressoras 3D. Até é possível imprimir com motores com esta especifica??o, porém n?o é recomendável pois s?o muito fracos e ao imprimir em uma velocidade um pouco mais alta haverá problemas. Os mais recomendáveis s?o os que possuem especifica??o de 3,5 kgf.cm pra mais. Uma sugest?o é sempre olhar no datasheet do motor que irá comprar para verificar se está de acordo com o que a loja prop?e.Também é bom ficar atento a duas coisas. Ao escolher um motor de passo nema 17 dar preferência aos motores bipolares e com 4 fios. ? possível imprimir com monopolares e 6 fios porém a precis?o é um pouco menor e dá mais trabalho para montar na placa controladora.Placa controladora:Existem muitas placas controladoras no mercado para venda, sugiro fazer uma pesquisa e ver o custo benefício. A mais comum encontrada no mercado se chama Ramps.A Ramps 1.4 é a mais recente vers?o deste modelo atualmente. A Ramps basicamente é um shield open source para arduino mega. Isto significa que o que controla esta placa é um arduino mega, a placa sozinha n?o faz nada. Sua fun??o é apenas fazer as liga??es e o controle das correntes de cada componente que é necessário ser controlado na hora da impress?o como motores, mesa aquecida e bico aquecido por exemplo. Nela vai a liga??o de todos os fios que a impressora possui e nesta hora que a organiza??o é essencial para um bom funcionamento.Drivers dos motores: O motor de passo é construído para ter a precis?o necessária durante seu funcionamento, diferente dos motores DC comuns, n?o é apenas jogando uma corrente contínua que ele irá funcionar. Sua constru??o se baseia em dois ou mais circuitos com bobinas em série por dentro do seu invólucro que faz com que ao se energizar uma deles o motor apenas gire uma certa angula??o, sendo assim necessário energizar o outro circuito para que gire mais um pouco. Desta forma o motor gira por ciclos chamados de passos e quem vai controlar quantos passos o motor deverá andar é o seu driver. Os drivers s?o acoplados na Ramps e os mais conhecidos no mercado s?o chamados driver pololu. Esses componentes possuem uma dire??o certa para ser encaixado na placa controladora, pois correm risco de queimarem. Em sua constru??o foi colocado um trimpot que permite o ajuste da corrente que vai para o motor. Desta forma é possível usar uma quantidade enorme de motores de passo sendo apenas necessário olhar o datasheet e verificar qual corrente é necessária.Mesa aquecida:Existem impressoras 3D no mercado que n?o utilizam a mesa aquecida e conseguem imprimir com uma qualidade razoável. Ela serve para que a pe?a fique grudada durante toda a impress?o, pois imagina se o que você está imprimindo come?asse a escorregar durante a impress?o? n?o teria como ter precis?o na hora de depositar o filamento. As mais comuns s?o basicamente uma resistência enorme que ao passar corrente transforma energia elétrica em calor.Apesar deste ser o foco principal da mesa aquecida ela possui outra qualidade. Para impress?o de plásticos que contraem e dilatam muito com uma pequena varia??o de temperatura, a mesa aquecida ajuda as pe?as n?o mudarem sua temperatura drasticamente tornando o produto final melhor.Termistor:S?o sensores de temperatura. Basicamente s?o resistores que variam a resistência com a varia??o da temperatura. Bons termistores s?o aqueles que possuem uma boa precis?o de sua resistência para dada temperatura. Existem dois tipos de termistores, os PTC que s?o aqueles que aumentam a resistência com o aumento da temperatura e os NTC que diminuem a resistência. Esses sensores s?o de extrema import?ncia para o funcionamento da impressora, s?o eles que v?o definir se a Ramps alimenta mais ou n?o alimenta o cartucho que aquece o bico ou a mesa. Micro Switch:S?o chaves que interrompem ou n?o um circuito quando pressionadas. S?o utilizadas para definir onde é o zero da impressora. Uma impressora caseira n?o possui uma precis?o excelente e com o tempo vai se perdendo as referências de onde é cada lugar. Ent?o se coloca micro switches nos eixos da impressora para definir onde será o marco zero da impress?o. ? importante sempre definir o marco zero pois é muito utilizado para calibrar a altura do nozzle em rela??o a mesa.Parte mec?nicaPara a maioria das impressoras caseiras feita em casa a estrutura é feita de madeira ou perfis de alumínio. ? feito um projeto e depois submetido a corte a laser para que tudo se encaixe como o previsto. Existem também algumas partes que s?o essenciais ao montar uma impressora e que merecem um destaque maior logo ser?o citadas abaixo.Eixos:? necessário ter conhecimento dos nomes que representam cada eixo da impressora. Por ser uma impressora 3D significa que existem 3 eixos chamados de X, Y e Z. O eixo Y é aquele em que olhando a impressora de frente faz com que o bico ande no sentido longitudinal, ou seja, pra frente e pra trás. O eixo Z é aquele que faz o bico subir e descer, ou seja, que controla a altura. Por exclus?o e n?o menos importante temos o eixo X que faz o caminho de direita e esquerda.Para que o bico extrusor percorra a mesa e deposite o material é necessário haver uma guia. Normalmente se usam eixos circulares retificados e cromados de 8mm de di?metro. Existem hoje projetos que variam o di?metro da guia linear, sendo de 8 ou 6mm para os eixos X e Y e de 12mm para o eixo Z. Uma boa pedida também s?o as guias lineares de trilho, apesar de serem mais caras sua precis?o é enorme e quando precisar de uma precis?o para dar detalhes a pe?a, esta guia vai ser essencial.Rolamento linear: Como é muito comum utilizar as guias lineares de 8mm, o rolamento linear deve possuir di?metro interno de 8 mm também. O rolamento mais utilizado em projetos é o de esferas, porém se você está prezando por um projeto que n?o fa?a muito barulho de preferência para buchas. Da mesma forma que o rolamento linear de esferas, as buchas s?o utilizadas. Porém é importante verificar o projeto pois buchas s?o menores em di?metro externo que rolamentos e é necessário uma adapta??o. Correias e polias:Correias e polias deve ser comprados juntos, pois uma deve encaixar muito bem na outra. ? muito utilizado o modelo de polia e correia GT2 que significa andarem 2 mm por passo, o que é uma resolu??o suficiente. Rolamentos:Rolamentos s?o usados em conjunto com as correias para servir de apoio. ? utilizado variados tipos e as especifica??es depende do projeto que escolherPerfis de alumínio: Muitas impressoras 3D encontradas na internet hoje para constru??o s?o feitas de perfis de alumínio. A vantagem deste tipo de estrutura é a facilidade de constru??o de variados modelos e sua rigidez. Existem projetos que excluem as madeiras e apenas utilizam os perfis e pe?as impressas em outras impressoras.Constru??oExistem muitos projetos na internet de impressoras abertas para constru??o, a pesquisa pode come?ar conhecendo o projeto RepRap. Este projeto tem a idéia de montar impressoras 3D replicáveis, ou seja, construir outras impressoras imprimindo suas pe?as. A ideia é replicar e disseminar a impress?o 3D por meio de projetos que seus amigos que já possuem impressoras te ajudem a construir. Ent?o faz-se uma pesquisa de qual modelo de RepRap gostaria de ter e compra-se suas pe?as e eletr?nicos. Caso queira escolher outros modelos de impressoras que estejam disponíveis online deve-se pensar em algumas considera??es. Primeiro, você gostaria de ter uma impressora 3D aberta ou fechada. Em climas mais gelados é recomendável ter uma impressora fechada pois alguns plásticos como o ABS contrai muito com uma varia??o pequena de temperatura e climas frios dificultam sua impress?o. Outro aspecto que influencia na escolha é o modelo dos eixos que possui o projeto, existem eixos que s?o como a prusa i3 que a mesa se desloca inteira, outros s?o como a ultimaker que possui dois eixos cruzados e existe também o modelo de eixo que se chama corexy. ? desenhado de forma que as tra??es laterais que empurram e puxam o carro do bico sejam homogêneas, dando uma melhor resolu??o e um bom trabalho final. Mais uma escolha é pensar se gostaria de impressoras com extrusora bowden ou normais. Extrusora bowden é um modelo de extrusora que o motor que empurra o plástico está desacoplado do carro do eixo e o filamento ligado por meio do tubo ptfe, desta forma o carro fica mais leve e a impressora pode imprimir mais rápido, porém possui seus defeitos. Como o plástico terá que percorrer todo o caminho e ser empurrado de longe do nozzle que aquece alguns tipos de filamento como os flexíveis d?o mais trabalho para funcionar corretamente. A extrusora normal possui os motores da extrusora junto com o carro dos eixos.Ent?o desta forma é possível escolher um modelo que mais se adequa ao que você precisa ou quer. Normalmente o projeto que se escolhe já vem com tutoriais de montagens entre outras coisas. Para come?ar a trabalhar é sugerido montar a impressora graber i3. ? uma impressora que possui uma gama de configura??es e muita informa??o online, ent?o qualquer problema é fácil de achar a solu??o. Desta forma a habilidade e conhecimento v?o aumentando e uma próxima ideia do que construir, por gostar ou n?o daquela característica na máquina, vai aparecendo e ideias v?o surgindo.Configura??es e Softwares Este tópico apresenta o passo a passo de como configurar os programas para a impressora conseguir depositar o material de maneira satisfatória e assim obter a pe?a final.Todos os softwares descritos s?o open source e permite a utiliza??o de maneira gratuita. · Ligue a impressora na tomada. Primeiramente baixe e instale o Arduino: que é? E pra que serve?O Arduino é uma plataforma eletr?nica de códigos abertos baseados em softwares e hardware de fácil utiliza??o. ? destinado para quem deseja realizar projetos interativos.Para ter um pouco mais de conhecimento sobre o arduino, no próprio site e também nesse vídeo do TED () é possível saber mais.O arduino nesse caso é o responsável pelas a??es físicas da Impressora 3D, agora2. O segundo passo é:· Ligue o cabo USB do seu computador na impressora 3D Reprap. · O sistema operacional do seu computador vai conectar porta virtual.Siga os passos para garantir que ambos foram conectados, lembrando que cada sistema tem peculiaridades, esse s?o do Windows :· Painel de Controle· Sistemas· Sistemas· Gerenciar dispositivos· Checar portas· Checar Arduino (COM3) 3.Baixe o Pronterface· Em Downloads clique em Windows e OSX.· Escolha o seu sistema operacional.· Após baixar o arquivo se chama Printrun, extraia o Pronterface EXE.O que é? Pra que serve?? o que vai ler o código, basicamente é o que fará a sua máquina funcionar da maneira desejada, a partir do código G e também de outros pontos que vamos especificar mais a frente. 4.Por último baixe o Repetier:· Clique em Repetier-Host.· Clique em Download.· Escolha seu sistema operacional.· Execute a instala??o.· Conclua.O que é? Pra que serve?O Repetier será responsável por gerar o percurso da Impressora 3D, assim como é responsável por gerar o Código G.Após ter todos os programas instalados e no seu computador, come?aremos a etapa de configura??es para que sua pe?a possa ser impressa.Para isso é necessário ter também ter o desenho, feito em software paramétrico (Rhinoceros, AutoCad, 123Design...) e salvo em STL em alta resolu??o. Configura??es e setagens dos softwares para impress?o e?ando pelo Repetier:· Slicer Configuration: Firmware Type : G Code Flavor – RepRap, prossiga. Bed Size: 150 x 150 mm. Nozzle Diameter: 0.5 mm. Filament Diameter: 2.8mm. Extrusion Temperature: 230?C. Bed Temperature: 110?C. Concluída o processo de configura??o nessa etapa.· Object Placeman/Coloca??o de ObjetosClicar no +.Adicionar o arquivo.· Slicer Configuration Layers and perimetersTamanho da camada: 0.2mmTamanho da primeira camada: 0.5mmPerímetro: 3mmSolid Layers (quantas camadas de acabamento): 3 InfillDensidade: 30% SpeedPerimeters: 30mm/s Skirt and BrimLoops: 2Distance: 2mmSkirt: 1Minimum: 0mm· Clique em: Slice com Slic3r.Essa a??o será responsável por gerar o percurso.Após isso, vá para G Code Editor e salve. 2.Agora as configura??es do PronterFace. Ligue o bot?o da Impressora 3D.Clique em Conect.Regule as temperaturas:Settings - opitions -user interface - display temperature gauges.· Graus Celsius.Volte para página principal. Bed: 120?CHeat: 240?CSet e coloque o filamento na Impressora 3D e clique algumas vezes em Extrude. Pausadamente até o polímero sair pelo bico extrusor. Clique em Load File.Assim você carrega seu arquivo do percurso gerado.Passe a cola especificada na cama da impressora. Clique em Print.Ao terminar a impress?o:· Clique em Set para esquentar o filamento, facilitando a retirada.· Clique em Reverse.· Puxe o Filamento.· Desligue os componentes (Desligue o bot?o e retire da tomada). Para sua pe?a descolar com facilidade, retire e mergulhe a cama em água quente.Referências:TAKAGAKI,Luiz Koiti. Uma série sobre impress?o 3D. S?o Paulo: Revista Inova??o Tecnológica, 2012.ARDUINO < ; Acesso em 25 de junho de 2015.PRONTERFACE <; Acesso em 25 de junho de 2015.REPETIER <; Acesso em 25 de junho de 2015.Copyright ? Os autores e as autoras Autores e Autoras deste documento:Gessika Bertola e Luan Roberto Estrada MartinsUniversidade Tecnolo?gica Federal do Parana? – Ca?mpus CuritibaCarlos Eduardo Cantarelli (Reitoria), Mauri?cio Alves Mendes (Pro?-Reitoria de Graduac?a?o e Educac?a?o Profissional), A?lvaro Peixoto de Alencar (Diretoria de Graduac?o?es), Cezar Augusto Romano (Diretoria Geral do Ca?mpus Curitiba), Mauro Edson Alberti (Diretoria de Graduac?a?o e Educac?a?o Profissional)Departamento Acade?mico de Informa?tica - DAINFMaria Claudia Figueiredo Pereiro Emer (Chefia do Departamento Acade?mico de Informa?tica 2015-17), Mari?lia Abraha?o Amaral (Coordenac?a?o do Bacharelado em Sistemas de Informac?a?o 2014-16)Projeto Compute você Mesm@: Conex?es de saberes e fazeres para inclus?o digitalMarília Abraha?o Amaral (Tutora)Programa de Educac?a?o Tutorial Computando Culturas em Equidade - PET-CoCEMarília Abraha?o Amaral (Tutora)Luiz Ernesto Merkle (Comitê Gestor)Maria Cláudia Figueiredo Pereira Emer (Comitê Gestor)Ricardo Lüders (Comitê Gestor)Mari?ngela de Oliveira Gomes Setti (Comitê Gestor) ................
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