thumb|Uma impressora 3D ORDbot Quantum. thumb|Vídeo time-lapse de um objeto hiperboloide. A impressão 3D é uma forma de tecnologia de fabricação aditiva onde um modelo tridimensional é criado por sucessivas camadas de material a partir de um modelo 3D digital. Por não necessitar do uso de moldes e permitir produzir formas que não são viáveis ou práticas de se conseguir em outros métodos de produção, tem vantagens em relação a outras tecnologias de fabricação mecânica, como por exemplo a injeção de plástico, desbaste ou modelagem/modelação, sendo mais rápida e mais barata em diversos casos. Essas tecnicas, oferecem aos desenvolvedores de produtos a habilidade de num simples processo imprimirem partes de alguns materiais com diferentes propriedades físicas e mecânicas. Alguns modelos de impressoras industriais podem utilizar uma boa variedade de materiais como polímeros sintéticos e orgânicos, concreto, metais e até mesmo alimentos, possuindo milhares de cores, permitindo criar protótipos com boa precisão, aparência e funcionalidades dos produtos.
Fabricação aditiva é o processo de criar objetos a partir de modelos digitais criados em três dimensões. As tecnologias de fabricação aditiva compreendem a fusão a laser, fundição a vácuo e moldagem por injeção.A fusão a laser é um processo de fabricação aditiva digital que utiliza energia laser concentrada para fundir pós metálicos em objetos 3D. A fusão a laser é uma tecnologia de fabricação emergente, com presença na indústria médica (ortopedia), aeroespacial, assim como nos diversos setores da engenharia e dos serviços.VOLPATO, Neri. Manufatura Aditiva: Tecnologias e Aplicações. São Paulo: Blucher, 2017.
A fundição a vácuo basicamente é utilizada para produzir protótipos de alta qualidade em variedade de resinas de poliuretano (PU) que mimetizam o desenho de polímeros de engenharia. O nylon também pode ser fundido a vácuo e criar matrizes de cera para processos de fundição de cera perdida. Algumas máquinas injetoras são apropriadas para a produção de pequenas séries, utilizando molde de resina, ou produção em série de pequenas peças pesando até 12 gramas dependendo do modelo escolhido.VIANA, S.; KENIA, C.; Guia de Iniciação em Impressão 3D. São Paulo, 2017.
História A impressão 3D surgiu em 1984, a primeira impressão 3D funcionando a pleno vapor foi inventada por Chuck Hull, um engenheiro físico norte-americano do estado da Califórnia, em 1984, utilizando a estereolitografia, tecnologia precursora da impressão 3D. Hull já havia desenvolvido um ano antes a tecnologia do que viria a ser a máquina, quando ela tinha duas funções principais, sendo uma delas a criação, ela foi criada no dia 16/4/1984 usando lâmpadas para solidificação de resinas, primeiro objeto criado pela ferramenta. Uma das primeiras versões comerciais semelhantes às impressoras de depósito por fusão, semelhantes àquelas impressoras 3D domésticas, foi desenvolvida por S. Scott Crump co fundador da Stratasys, Ltd, em 1989.
A principal, entretanto, foi a confecção de partes de plástico de forma rápida, já que o processo tradicional levava de seis a oito semanas, e as peças ainda precisavam ser refeitas diversas vezes devido a problemas na manufatura.
Sendo assim, com a produção desses componentes em um ambiente controlado e de maneira muito mais veloz, a impressora 3D já demonstrava flexibilidade e rapidez, duas de suas principais características até 2014. A tecnologia de impressão 3D desenvolvido pela Carbon3D Inc., permite objetos crescerem a partir de um meio líquido continuamente em vez de ser construído camada por camada, como têm sido desde dos anos 1990, o que representa uma abordagem fundamentalmente nova para a impressão 3D. A tecnologia permite que os produtos prontos para uso serem feitos de 25 a 100 vezes mais rápido do que outros métodos e cria geometrias anteriormente inatingíveis que abre oportunidades para a inovação, não só na área da saúde e medicina, mas também em outras grandes indústrias como automotiva e de aviação.1.J. R. Tumbleston, D. Shirvanyants, N. Ermoshkin, R. Janusziewicz, A. R. Johnson, D. Kelly, K. Chen, R. Pinschmidt, J. P. Rolland, A. Ermoshkin, E. T. Samulski, J. M. DeSimone. Continuous liquid interface production of 3D objects. Science, 2015; DOI: 10.1126/science.aaa2397
Recentemente as impressoras 3D tornaram-se financeiramente acessíveis para pequenas e médias empresas, levando a prototipagem da indústria pesada para o ambiente de trabalho. Além disso, é possível simultaneamente depositar diferentes tipos de materiais. A tecnologia é utilizada em diversos ramos de produção, como em joalheria, calçado, design de produto, arquitetura, automotivo, aeroespacial e indústrias de desenvolvimento médico (Graças aos avanços da impressão 3-D, é possível imprimir tudo, desde próteses a corações, rins e outros órgãos vitais humanos por Macrina Cooper-White no "The Huffington Post" no dia 1/mar/2015). Recentemente pesquisadores do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique, na Suíça, divulgaram um vídeo mostrando um coração feito através de impressão 3D realizando batimentos similares ao órgão real. Agora, os pesquisadores estão trabalhando o uso da tecnologia em uma máquina de fabricação de moléculas para simplificar química complexa[3D Printer for Small Molecules Opens Access to Customized Chemistry] em 12/mar/2015 pelo "Howard Hughes Medical Institute"
Princípios Gerais thumb|Modelo 3D em corte.
Modelagem Para que haja a impressão de algum objeto em 3 dimensões é necessário antes de tudo realizar a Modelagem. Os Modelos para impressões 3D podem ser criados através de um software de modelagem em 3D ou através de uma digitalização em 3 dimensões. Um software de modelagem tridimensional é utilizado para desenhar o que será impresso. Como alternativa, se pode baixar um modelo já pronto. O computador envia as instruções para a impressora, que aquece a matéria-prima e começa a desenvolver o modelo em uma pilha muito fina de camadas.
Modelos para impressões 3D podem ser criados através de um pacote CAD (do inglês: computer aided design) ou através de scanner 3D. O processo de modelagem manual dos dados geométricos preparando para computação gráfica 3D é semelhante às artes plásticas, como escultura. A digitalização 3D é um processo de análise e coleta de dados de objeto real, a sua forma e aparência, e construção de modelos tridimensionais digitais. A criação manual de modelos de impressão 3D é altamente complexa para usuários comuns (que não tenham um nível avançado de conhecimento na área). Por esse motivo, nos últimos anos, surgiram várias empresas no mercado de impressão 3D.
Filamentos Existem diversos tipos de insumo para impressões 3D. Impressoras do tipo FDM usam polímeros termoplásticos, geralmente comercializados em rolos e com espessuras entre 1,75 e 3 mm (1,75 mm é o mais popular). Uma vez inserido na impressora, o filamento é derretido e expelido pelo extrusor, dando o formato volumétrico dos objetos.
PLA: É um termoplástico biocompatível e biodegradável derivado de recursos renováveis, como amido de milho, cana-de-açúcar, raízes de tapioca ou mesmo amido de batata. É utilizado, por exemplo, em suturas médicas, guias cirúrgicos e implantes em humanos. ABS: Usado hoje em uma ampla variedade de aplicações na indústria. Exemplos disso são, entre outros, a fabricação de tubos (como tubos de drenagem ou tubos de ventilação), componentes automóveis. PETG: É conhecido por ser um material excepcionalmente forte, o que o torna ideal para os objetos que serão submetidos a tensões mecânicas. É duro, flexível e resistente, muito do que pode ser atribuído à maneira como adere a cada camada.
Impressão A impressão 3D pode ser definida como um processo de fabrico aditivo, que cria um objeto físico a partir de um design digital. O dispositivo deposita sequencialmente material numa plataforma com cabeças de injeção de um material adequado para cada tipo de objeto a fabricar.
Cada impressão 3D começa como um ficheiro de design 3D digital (como um plano) para um objeto físico. Ou seja, a partir de um projeto desenhado com recurso a técnicas digitais, um dispositivo é responsável por lhe dar corpo e volume seguindo o modelo previamente definido.
O próprio processo de impressão 3D varia em termos de tecnologia, começando pelas impressoras de secretária, que derretem um material plástico e depositam-no numa plataforma de impressão, e chegam a grandes máquinas industriais, que usam um laser para derreter o pó metálico a altas temperaturas.
thumb|Impressão do logo da Wikipédia, em 3D.
Antes de imprimir, o arquivo com o modelo tridimensional é processados em um software fatiador que converte o modelo em uma série de camadas (fatias), resultando em um arquivo Código G. Este arquivo também contém outros comandos necessários para realizar a impressão, como por exemplo velocidade e temperatura apropriados para o material e o equipamento que serão usados. Este arquivo será utilizado pelo equipamento para realizar a impressão, estabelecendo camadas sucessivas de líquido, pó, papel ou folha de material para construir o modelo através de uma série de seções transversais. Estas camadas, que correspondem às seções transversais virtuais a partir do modelo de CAD, são unidos automaticamente ou fundidos para criar a forma final. A principal vantagem desta técnica é a sua capacidade para criar praticamente qualquer forma ou característica geométrica.
No uso doméstico já foram criados acessórios diversos, brinquedos, capas de celular, esculturas, objetos de decoração, sapatos, objetos de cozinha, etc. No uso empresarial, algumas empresas criam protótipos de produtos, como moveis planejados, eletrodomésticos, peças automobilísticas, instrumentos musicais, joias e até armas de fogo. Na área da saúde, protótipos de crânio e de outros ossos já foram criados para auxiliar em uma operação.
Impressoras 3D montam objetos, camada por camada, a partir de pedaços de materiais, da mesma forma que as impressoras tradicionais criam imagens de pontos de tinta ou toner. Esse método de fabricação é chamado de aditivo, em oposição à produção subtrativa, que remove as partes de que não se precisa a partir do material bruto.
Imagine um bolo com muitas camadas, sendo criado pedaço por pedaço, desde o início, até que o todo esteja montado. O procedimento depende do objeto que vai ser impresso. Em geral, o material é derretido (no caso do plástico, por exemplo) e aplicado por bicos de extrusão até formar o objeto tridimensional.
A impressão 3D tem início a partir do nada: começa adicionando materiais, camada por camada, até que o item esteja pronto. O tempo de impressão varia de acordo com o tamanho do produto desejado e complexidade de sua geometria: pode levar de poucos minutos a muitas horas.
Por sua vez, é cada vez mais comum encontrar modelos de impressoras domésticas que se baseiam naquilo a que se chama "tecnologia de extrusão", ou seja, na produção de uma substância derretida, normalmente de plástico, através de uma abertura. Para tal, será necessário primeiro colocar na impressora a matéria-prima ou consumível: fios de plástico vendidos em bobinas.
Serviços de Impressão 3D Os bureaus de impressão 3D tem se popularizado cada vez mais como centros de compartilhamento de soluções especializadas em manufatura aditiva. Há dois modelos hoje em voga, sendo (i) empresas pequenas que utilizam ferramentas digitais para recebimento dos arquivos dos modelos 3D, imprimem em plástico por deposição e enviam as peças prontas pelos correios ou (ii) empresas maiores que recebem os clientes em seus espaços e oferecem uma ampla gama de serviços como modelagem 3D, impressão por meio de diversas tecnologias e materiais e acabamento profissional.
Processos de fabricação mais comuns