A modelagem e fabricação digital é um processo de projeto e produção que combina modelagem 3D ou projeto auxiliado por computação (CAD) com manufatura aditiva e subtrativa. A manufatura aditiva também é conhecida como impressão 3D, enquanto a manufatura subtrativa também pode ser chamada de usinagem, e muitas outras tecnologias podem ser exploradas para produzir fisicamente os objetos projetados.
A palavra Modelagem digital ou Fabricação digital refere-se ao processo pelo qual você pode criar objetos sólidos e tridimensionais a partir de designs digitais. Este processo, amplamente utilizado na fabricação para a rápida criação de modelos e protótipos, pode explorar várias técnicas de fabricação tanto de aditivos (como impressão 3D) quanto de técnicas subtrativas, como corte a laser e fresamento.
Em geral, as máquinas usadas para modelagem digital são caracterizadas pela facilidade de uso e custo relativamente baixo; estes elementos, juntamente com a difusão de software para o design e modelagem de uso simples, levaram vários observatórios internacionais a prever a difusão da fabbing também para usuários não profissionais. Esse fenômeno, chamado de “Fabricação Pessoal”, também é alimentado pelo surgimento de comunidades nas quais desenhos digitais são compartilhados e disponibilizados gratuitamente pelos usuários, bem como serviços que permitem o acesso a algumas tecnologias de Fabricação Digital diretamente online ou até mesmo por comunidades que trocam experiências na criação de protótipos ou artefatos digitais.
Modelagem
Objetos fabricados digitalmente são criados com uma variedade de pacotes de software CAD, usando desenho vetorial 2D e modelagem 3D. Tipos de modelos 3D incluem quatro modelos wireframe, sólido, superfície e malha. Um design está tendo um ou mais desses tipos de modelo.
Máquinas para fabricação
Três máquinas são populares para fabricação:
1. Router CNC
2. cortador a laser
3. Impressora 3D
Roteador CNC
CNC significa Computer Numerical Control. Os moinhos ou roteadores CNC incluem software proprietário que interpreta desenhos vetoriais 2D ou modelos 3D e converte essas informações em um código G, que representa funções CNC específicas em formato alfanumérico que o moinho CNC pode interpretar. Os códigos G acionam uma máquina-ferramenta, um dispositivo mecânico acionado normalmente usado para fabricar componentes. As máquinas CNC são classificadas de acordo com o número de eixos que possuem, com máquinas de 3, 4 e 5 eixos sendo todas comuns, e robôs industriais sendo descritos com até 9 eixos. As máquinas CNC são especificamente bem-sucedidas em materiais de fresamento, como compensado, plástico, placa de espuma e metal, em alta velocidade. As camas de máquinas CNC são normalmente grandes o suficiente para permitir que folhas de material de 4 ‘× 8’ (123 cm x 246 cm), incluindo espuma de vários centímetros de espessura, sejam cortadas.
Cortador a laser
O cortador a laser é uma máquina que usa um laser para cortar materiais como placa de aglomerado, placa fosca, feltro, madeira e acrílico com espessura de até 3/8 de polegada (1 cm). O cortador a laser é geralmente fornecido com um software de driver que interpreta desenhos vetoriais produzidos por qualquer número de plataformas de software CAD.
O cortador a laser é capaz de modular a velocidade da cabeça do laser, assim como a intensidade e a resolução do feixe de laser, e, como tal, é capaz tanto de cortar quanto de pontuar material, bem como de gráficos raster aproximados.
Objetos recortados de materiais podem ser usados na fabricação de modelos físicos, o que exigirá apenas a montagem das partes planas.
Impressoras 3D
As impressoras 3D usam uma variedade de métodos e tecnologias para montar versões físicas de objetos digitais. Normalmente, as impressoras 3D de mesa podem produzir pequenos objetos de plástico 3D. Eles usam um rolo de filamento de plástico fino, derretendo o plástico e, em seguida, depositando-o precisamente para esfriar e endurecer. Eles normalmente constroem objetos 3D de baixo para cima em uma série de muitas camadas horizontais de plástico muito finas. Esse processo geralmente acontece ao longo de várias horas.
Modelagem de depósito fundido
A modelagem de deposição fundida, também conhecida como fabricação de filamento fundido, usa um sistema robótico de três eixos que faz a extrusão do material, normalmente um termoplástico, uma camada fina de cada vez e forma progressivamente uma forma. Exemplos de máquinas que usam esse método são o Dimension 768 e o Ultimaker.
Estereolitografia
A estereolitografia usa um projetor de luz de alta intensidade, geralmente usando a tecnologia DLP, com uma resina de polímero fotossensível. Ele irá projetar o perfil de um objeto para construir uma única camada, curando a resina em uma forma sólida. Em seguida, a impressora moverá o objeto para fora do caminho por uma pequena quantidade e projetará o perfil da próxima camada. Exemplos de dispositivos que usam esse método são a impressora Form-One e Os-RC Illios.
Sinterização seletiva a laser
A sinterização seletiva a laser usa um laser para traçar a forma de um objeto em uma cama de material finamente pulverizado que pode ser fundido pela aplicação de calor do laser. Depois de uma camada ter sido traçada por um laser, o leito e a parte parcialmente acabada são removidos do caminho, uma fina camada do material em pó é espalhada e o processo é repetido. Os materiais típicos utilizados são alumina, aço, vidro, termoplásticos (especialmente nylon) e certas cerâmicas. Exemplos de dispositivos incluem o Formiga P 110 e o Eos EOSINT P730.
Impressora de pó
As impressoras a pó funcionam de maneira semelhante às máquinas SLS e normalmente usam pós que podem ser curados, endurecidos ou tornados sólidos pela aplicação de um aglutinante líquido que é fornecido por um cabeçote de impressão a jato de tinta. Os materiais comuns são o gesso, a argila, o açúcar em pó, a massa aglutinante de madeira e a farinha, que são tipicamente curados com água, álcool, vinagre ou alguma combinação dos mesmos. A principal vantagem das máquinas de pó e SLS é a sua capacidade de suportar continuamente todas as partes dos seus objetos ao longo do processo de impressão com pó não impresso. Isso permite a produção de geometrias que não são criadas com facilidade. No entanto, essas impressoras costumam ser mais complexas e caras. Exemplos de impressoras que usam esse método são ZCorp Zprint 400 e 450.