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C3 – Os Termoplásticos – Filamentos
Neste terceiro capítulo vamos introduzir os materiais que usamos habitualmente na Impressora 3D. Falaremos de termoplásticos e algumas das suas características.
Como foi referido na introdução, o termoplástico é o material utilizado na impressão 3D (FFF). Já sabes o que são termoplásticos, podemos aquecê-los (fundi-los) e moldá-los.
Quando estamos a falar de impressão 3D e dizemos ‘filamento’ estamos a falar do fio de termoplástico que é vendido em rolo (spool). Existem vários termoplásticos, o que quer dizer que existem também vários tipos de filamentos.
Tipos de filamentos mais comuns em FFF são:
- PLA – Poliácido láctico – feito a partir de milho, ou de cana de açúcar por exemplo, usado em sacos, ou alguns recipientes.
- PETG – Polietileno Tereftalato Glicol – parecido com o PET das garrafas de água e refrigerantes.
- ABS – Acrilonitrilo butadieno estireno – muito utilizado em brinquedos, nos telefones, em peças de automóveis.
- Nylon – existem vários tipos deste termoplástico – utilizado na fabricação roupas e tapetes, mas também peças variadas.
Vamos falar essencialmente em PLA. Porquê?
Os materiais acima indicados são todos termoplásticos – podemos aquecê-los e trabalhá-los. No entando a temperatura a que conseguimos trabalhá-los depende do plástico usado. Por exemplo para conseguirmos moldar o PETG temos que aquecer o plástico a cerca de 230 ºC! Para podermos moldar o PLA basta-nos aquecê-lo a cerca de 180 ºC. Isto significa que ao usar o PLA não precisamos de um aquecedor tão forte – conseguimos poupar alguma energia. Mas temos ainda outras razões para usarmos preferencialmente o PLA: é mais fácil de trabalhar, é mais fácil de comprar e, em geral, é mais barato.
Com o tempo, com a experiência direta ao trabalhares com estes materiais, irás compreender muito mais facilmente o que estamos a tentar explicar. Em seguida, apresentamos um quadro com informação sobre duas temperaturas características destes quatro termoplásticos – a temperatura de transição vítrea e a temperatura de fusão:
Termoplástico Temperatura de Transição Vítrea Tg (ºC) Temperatura de Fusão Tm (ºC) PLA 55-65 ºC 150-180 ºC PETG 75-85 ºC 230-250 ºC ABS 105-110 ºC 220-250 ºC Nylon 40-70 ºC 210-260 ºC Temperatura de transição vítrea (Tg) e Temperatura de fusão (Tm) do PLA, PETG, ABS, e Nylon.
Mas afinal o que é a temperatura de transição vítrea? E temperatura de fusão?
Sabemos que ficaste assim um pouco sem entender o que são estas temperaturas, não é?
A temperatura de transição vítrea é a temperatura à qual o plástico começa a ficar mole, e pode começar a deformar-se. Mais tarde, quando começarmos a trabalhar directamente com a impressora vais entender melhor.
Se calhar até já viste um brinquedo teu ficar com uma forma esquisita depois de ter ficado ao sol em dias muito quentes, ou até dentro do carro? O que aconteceu? Bom, o brinquedo aqueceu até atingir a temperatura de transição vítrea, e deformou-se. Depois, ao arrefecer manteve essa forma esquisita.
A temperatura de fusão é a temperatura à qual o plástico perde mesmo a forma, fica viscoso. Fica como que a parecer mel. A esta temperatura o plástico é muito mais fácil de moldar. Quando começarmos a usar a impressora, esta será a temperatura a que teremos que aquecer o filamento para podermos imprimir.
Repara que a temperatura de fusão é sempre mais elevada do que a temperatura de transição vítrea.
Diferentes filamentos, diferentes características…diferentes usos?
Bem observado! Podemos dizer que, em geral todos os filamentos darão para imprimir mais ou menos as mesmas coisas. No entando, depois de vermos o quadro de temperaturas acima podemos pensar um pouco mais na função do objecto que queremos imprimir, e qual o melhor material que permita cumprir essa função. Ai…complicado? Nada disso…
Pensemos então num brinquedo que tenha um motor. Alguns brinquedos têm motores que permitem mover os braços, ou as rodas por exemplo. Os motores são objectos que tendem a aquecer ligeiramente quando estão a ser utilizados. Podemos até imaginar que vamos utilizar este brinquedo num dia de Verão, ao sol. Ora, o motor aquece ao ser ligado, e ainda pode aquecer mais se o usarmos num dia quente de verão. Então este brinquedo terá que ser construído com um termoplástico que aguente um aumento de temperatura sem se deformar. Se olharmos para o quadro apresentado acima podemos excluir logo alguns termoplásticos. Quais? O PLA e o Nylon certamente, pois as suas temperaturas de transição vítrea rondam os 60 ºC. Este brinquedo precisa de ter uma temperatura de transição vítrea mais elevada. O PETG tem temperatura de transição vítrea é mais alta, mas talvez ainda baixa para o que se pretende. Neste caso, será mais indicado utilizar o ABS.
Existem muitas outras características que podem ser discutidas, e com o tempo iremos falar de algumas delas. Por agora, apresentamos apenas um quadro onde introduzimos outras propriedades destes materiais:
Termoplástico Características gerais Bom uso PLA Biodegradável (em certas condições), fácil de imprimir, algum brilho após impressão. Aguenta contacto breve com água. Ventilação aconselhada durante a impressão, mas considerado seguro. Protótipos, iniciantes, objectos decorativos PETG Resistência e flexibilidade, algumas variantes são seguras para usar com alimentos sólidos e líquidos. Ventilação aconselhada durante a impressão, mas considerado seguro. Garrafas de água, objectos em contacto com alimentos, partes mecânicas ABS Boa resistência ao calor, resistente a quedas, em geral resistente à exposição solar, e chuva ocasional. Necessária ventilação durante impressão. Partes mecânicas móveis, capas de proteção Nylon Muito forte, flexível, resiste a desgaste pelo uso. Absorve água facilmente. Recomendada ventilação durante impressão. Partes mecânicas sujeitas a grande desgaste, engrenagens Algumas propriedades do PLA, PETG, ABS, e Nylon.
Vamos apenas introduzir um outro exemplo, apenas para ilustrar algumas destas propriedades.
Imaginemos que queremos imprimir um copo para beber água:
- O copo terá que ser adequado para ‘segurar’ a água, convém não ser uma material absorvente.
- O copo tem que ser feito de um material não tóxico, seguro para podermos colocar a água se a quisermos beber.
Qual o melhor filamento a usar para este propósito?
Vamos lá recordar:
Termoplástico – plásticos que depois de aquecidos são moldáveis, e ao arrefecer solidifica mantendo a nova forma.
PLA – um tipo de termoplástico que é fácil de trabalhar e de fácil acesso.
Temperatura de Transição Vítrea – temperatura à qual o plástico começa a deformar-se.
Temperatura de Fusão – é a temperatura à qual o plástico perde a forma e fica viscoso.
Em resumo:
Existem vários termoplásticos. Cada um com temperaturas de transição vítrea, e de fusão, diferentes.
Vamos trabalhar inicialmente com o PLA por ser mais fácil de trabalhar e de mais fácil acesso.
Os conceitos que apresentamos serão muito úteis durante o trabalho com a Impressora! Assim vais poder entender poque é que, para cada filamento, definimos certas temperaturas, e não outras quaisquer.
Conhecer as diferentes características dos termoplásticos permite fazer uma escolha mais inteligente sobre o material adequado ao objeto que queremos imprimir.
Se calhar não tens noção, mas sabias que neste capítulo aprendeste Ciência de Materiais?
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