Já alguma vez desenhou duas peças que, no modelo 3D, encaixavam perfeitamente… mas depois da impressão uma não entrava na outra?

Não significa necessariamente que a impressora tenha um problema.

Na impressão 3D, a dimensão desenhada no computador e a dimensão real da peça podem apresentar pequenas diferenças. É por isso que, quando duas peças precisam de encaixar, as tolerâncias devem ser pensadas desde a fase de modelação.

O que é uma tolerância na impressão 3D?

Imagine que desenha um eixo com 10 mm de diâmetro.

Na prática, a peça impressa pode não medir exatamente 10,00 mm. Dependendo da tecnologia utilizada, do material, da geometria e de outros parâmetros, poderá existir uma pequena variação.

A tolerância é precisamente a margem de variação aceitável para que a peça continue a cumprir a sua função.

É importante distinguir três conceitos:

• Exatidão: quão próxima a peça está da dimensão pretendida.
• Precisão: quão consistentemente o processo consegue repetir essa dimensão.
• Tolerância: quanto de variação a aplicação permite.

Ou seja, uma peça não precisa necessariamente de ser fabricada com uma precisão extrema. Precisa de ser suficientemente precisa para a função que vai desempenhar.

O erro mais comum: desenhar duas peças sem deixar folga

É muito comum criar, por exemplo, um pino de 20 mm e um furo de exatamente 20 mm.

No computador, o encaixe parece perfeito.

Na impressão, pode acontecer o contrário.

Se o processo introduzir uma pequena variação dimensional, o pino pode ficar demasiado apertado ou simplesmente não entrar no furo.

Por isso, quando duas peças precisam de se mover ou encaixar, é necessário criar uma folga (clearance) entre as superfícies.

Por exemplo, em vez de desenhar:

Pino: 20,00 mm
Furo: 20,00 mm

poderá ser necessário considerar:

Pino: 20,00 mm
Furo: 20,30 mm

Mas não existe uma medida universal que funcione para todas as impressoras e materiais.

A folga adequada depende da tecnologia, da máquina, do material, da geometria e do tipo de encaixe pretendido.

Nem todos os encaixes são iguais

Na engenharia, podemos simplificar os encaixes em três grandes categorias:

1. Encaixe com folga

As duas peças têm espaço suficiente para se movimentarem.

É adequado, por exemplo, para:

• dobradiças;
• peças deslizantes;
• componentes móveis;
• mecanismos que precisam de rodar.

2. Encaixe de transição

As peças ficam bastante próximas e podem necessitar de alguma força para encaixar.

É útil quando se pretende uma ligação relativamente firme, mas que ainda possa ser desmontada.

3. Encaixe por interferência

A dimensão de uma peça é ligeiramente superior à da outra.

O encaixe é feito através de pressão.

Pode ser útil para fixar permanentemente determinados componentes, mas exige mais cuidado durante a modelação e os testes.

Porque é que a impressão 3D não reproduz sempre exatamente o modelo?

Existem vários fatores.

Na tecnologia FDM, por exemplo, o material é depositado camada a camada através de um bico. O comportamento do material durante a extrusão e o arrefecimento pode provocar pequenas alterações dimensionais. O empenamento e a contração também podem influenciar o resultado final.

Além disso, a precisão não depende apenas da impressora.

Também entram em jogo:

• o material utilizado;
• a orientação da peça;
• a geometria;
• os parâmetros de impressão;
• a calibração;
• o processo de preparação do ficheiro;
• o pós-processamento.

Por isso, dizer que uma impressora tem uma determinada “resolução” não significa automaticamente que todas as peças serão fabricadas com essa mesma precisão dimensional.

E se a peça for realmente funcional?

É aqui que a modelação 3D deixa de ser apenas uma questão estética.

Uma caixa, um suporte, uma engrenagem, uma tampa ou um componente mecânico podem exigir tolerâncias diferentes em zonas diferentes da mesma peça.

Uma superfície exterior pode aceitar alguma variação.

Um furo onde vai entrar um rolamento, por outro lado, pode exigir um controlo muito maior.

É por isso que uma peça destinada a funcionar num mecanismo deve ser pensada tendo em conta a forma como será fabricada e utilizada, e não apenas a sua aparência no ecrã.

A solução? Testar antes de produzir em série

Quando o encaixe é crítico, uma boa prática é criar um pequeno protótipo ou teste de tolerância antes de produzir a peça definitiva.

Em vez de imprimir imediatamente uma peça complexa, pode ser mais eficiente testar diferentes folgas numa pequena amostra.

Por exemplo:

• 0,10 mm
• 0,20 mm
• 0,30 mm
• 0,40 mm

O resultado permite perceber qual é a combinação mais adequada para aquele equipamento, material e aplicação.

Esta abordagem pode poupar material, tempo e várias impressões falhadas.

A impressão 3D começa antes da impressora

Uma boa peça impressa em 3D não depende apenas de uma boa máquina.

Começa na modelação.

Quando uma peça tem de encaixar noutra, suportar uma carga, deslizar, rodar ou funcionar como componente de um mecanismo, as tolerâncias devem fazer parte do projeto desde o início.

É precisamente por isso que a experiência em modelação 3D e preparação para fabrico pode fazer uma diferença significativa no resultado final.

Na Nova 3D Factory, cada projeto pode ser pensado não apenas para “ficar bem no computador”, mas para funcionar no mundo real.

Tem uma peça que precisa de ser reproduzida, adaptada ou desenvolvida para impressão 3D? Fale connosco e explique-nos o seu projeto.