Guia definitivo para materiais de impressão 3D resistentes ao calor: As 10 melhores opções

Introdução

O mundo da impressão 3D tem se expandido rapidamente, oferecendo uma infinidade de opções de materiais, especialmente para aplicações que exigem resistência ao calor. Seja para peças automotivas, componentes aeroespaciais ou bens de consumo, a escolha do material resistente ao calor correto é crucial para o sucesso. Neste guia, exploraremos as 10 principais opções de materiais de impressão 3D resistentes ao calor, analisando suas propriedades, aplicações e o que os diferencia.

1. ABS (Acrilonitrila Butadieno Estireno)

O ABS é um polímero termoplástico composto de moléculas de acrilonitrila, butadieno e estireno. Ele combina a rigidez dos polímeros de acrilonitrila e estireno com a resistência da borracha de polibutadieno. O resultado é um material que apresenta alta resistência ao impacto, boa tenacidade mecânica e um equilíbrio entre dureza e brilho. O ABS também é resistente a ácidos aquosos, álcalis, ácidos clorídrico e fosfórico concentrados, álcoois e óleos animais, vegetais e minerais, mas tem baixa resistência a solventes.

Tecnologia: Modelagem por deposição fundida (FDM)

Principais características: Boa força, resistência ao calor e ductilidade.

Aplicações: Componentes automotivos, bens de consumo e gabinetes eletrônicos.

2. ULTEM (PEI - Polieterimida)

O ULTEM, ou polieterimida, é um termoplástico de engenharia de alto desempenho caracterizado por sua cor âmbar translúcida. Ele oferece uma combinação exclusiva de alta resistência mecânica, ampla resistência química, alta resistência dielétrica e excelente estabilidade térmica. O ULTEM mantém suas propriedades em uma ampla faixa de temperatura e apresenta propriedades inerentemente retardantes de chamas. Também é conhecido por sua boa estabilidade dimensional e propriedades de isolamento elétrico.

Tecnologia: FDM, SLS (sinterização seletiva a laser)

Principais características: Alta resistência ao calor, força e retardamento de chamas.

Aplicações: Componentes aeroespaciais e automotivos, dispositivos médicos e peças elétricas.

3. PP (Polipropileno)

O polipropileno é um polímero termoplástico leve e durável, reconhecido por sua resistência a uma ampla gama de produtos químicos, inclusive solventes, bases e ácidos. Ele tem um alto ponto de fusão, o que o torna adequado para itens que podem ser submetidos ao calor. O PP é conhecido por sua flexibilidade, excelente isolamento elétrico e boa resistência à fadiga. É frequentemente usado em aplicações que exigem flexão repetida, como dobradiças vivas.

Tecnologia: FDM, SLS

Principais características: Alta resistência à fadiga, elasticidade e resistência química.

Aplicações: Peças automotivas, bens de consumo e materiais de embalagem.

4. Filamentos de metal

Os filamentos de metal são uma mistura de pós metálicos finos com um aglutinante de polímero plástico. Eles permitem a impressão 3D de metal combinando a extrusão tradicional de filamentos com técnicas de pós-processamento, como a sinterização. Esses filamentos podem produzir peças com propriedades semelhantes às do metal, incluindo condutividade térmica e elétrica. As peças finais geralmente requerem sinterização em um forno de alta temperatura para queimar o aglutinante e fundir as partículas de metal, resultando em uma peça metálica densa.

Tecnologia: FDM para filamentos compostos, Sinterização direta de metal a laser (DMLS) para peças totalmente metálicas.

Principais características: Alta força e resistência térmica; requer pós-processamento.

Aplicações: Componentes aeroespaciais, peças automotivas e ferramentas especializadas.

5. Policarbonato (PC)

O policarbonato é um termoplástico de alto desempenho conhecido por sua excepcional transparência, resistência ao impacto e resistência ao calor. Ele pode transmitir mais de 90% da luz, tão claro quanto o vidro, e é praticamente inquebrável. O PC também é resistente à temperatura e pode suportar condições extremas, mantendo suas propriedades. É um material versátil usado em uma ampla gama de aplicações que exigem alto desempenho e confiabilidade.

Tecnologia: FDM, SLA (estereolitografia)

Principais características: Excelente tenacidade, resistência ao calor e propriedades ópticas.

Aplicações: Equipamentos de proteção, componentes automotivos e lentes ópticas.

6. PEEK (Poliéter Éter Cetona)

O PEEK é um termoplástico semicristalino com excelentes propriedades de resistência mecânica e química que são mantidas em altas temperaturas. É um dos poucos plásticos compatíveis com aplicações de vácuo ultra-alto. O PEEK é altamente resistente à degradação térmica, bem como ao ataque de ambientes orgânicos e aquosos. É amplamente utilizado em aplicações de engenharia exigentes, especialmente aquelas que requerem uma alta relação resistência/peso.

Tecnologia: FDM, SLS

Principais características: Estabilidade térmica, resistência química e resistência mecânica excepcionais.

Aplicações: Aeroespacial, implantes médicos e peças automotivas de alto desempenho.

7. Alumínio AlSi10Mg

O alumínio AlSi10Mg é uma liga de alumínio comum na manufatura aditiva. Ela combina as propriedades de leveza do alumínio com a alta condutividade térmica do silício e a resistência do magnésio. Essa liga é conhecida por sua boa ductilidade, excelente relação resistência/peso e propriedades térmicas. Normalmente, é usada em aplicações que exigem um alto nível de resistência à corrosão e soldabilidade.

Tecnologia: Sinterização direta de metal a laser (DMLS), fusão seletiva a laser (SLM)

Principais características: Leve, boas propriedades térmicas e resistência à corrosão.

Aplicações: Peças automotivas, componentes aeroespaciais e eletrônicos de consumo.

8. Aço inoxidável 316L

O aço inoxidável 316L é um aço inoxidável austenítico com molibdênio e resistência aprimorada à corrosão por íons cloreto em comparação com outros aços inoxidáveis com cromo e níquel. Ele é conhecido por sua excelente tenacidade, mesmo em temperaturas criogênicas. Esse tipo de aço é comumente usado em ambientes com produtos químicos agressivos e é amplamente utilizado nos setores alimentício e médico.

Tecnologia: DMLS, SLM

Principais características: Alta resistência à corrosão, propriedades mecânicas e soldabilidade.

Aplicações: Dispositivos médicos, aplicações marítimas e equipamentos de processamento químico.

9. Inconel 718

O Inconel 718 é uma liga de níquel-cromo usada por sua alta resistência, excelente resistência à corrosão e capacidade de suportar temperaturas extremas. Essa superliga é conhecida por sua boa resistência à tração, fadiga, fluência e ruptura em temperaturas de até cerca de 700°C (1290°F). É comumente usada em ambientes de alta tensão, como turbinas a gás, motores de foguetes e reatores nucleares.

Tecnologia: DMLS, SLM

Principais características: Excelente resistência mecânica, resistência à corrosão e estabilidade térmica.

Aplicações: Componentes de motores aeroespaciais, turbinas a gás e aplicações de alta temperatura.

10. Fibra de carbono

A fibra de carbono é composta por fios de átomos de carbono alinhados em uma formação cristalina. Ela é conhecida por sua alta rigidez, alta resistência à tração, baixo peso, alta resistência química, tolerância a altas temperaturas e baixa expansão térmica. Essas propriedades tornam a fibra de carbono muito popular nos setores aeroespacial, de engenharia civil, militar e automobilístico, além de outros esportes de competição.

Tecnologia: Frequentemente usada em materiais compostos em FDM ou em filamentos reforçados.

Principais características: Alta relação resistência/peso, rigidez e condutividade térmica.

Aplicações: Equipamentos aeroespaciais, automotivos e esportivos.

Propriedades dos materiais de impressão 3D resistentes ao calor

Aqui está a tabela que contém o ponto de fusão, a temperatura de transição vítrea e a resistência à tração dos dez materiais de impressão 3D resistentes ao calor:

Observe:

Para materiais como filamentos metálicos e fibra de carbono, as propriedades podem variar significativamente, dependendo do tipo específico ou do material composto.

A designação "Não aplicável" é usada para materiais em que uma propriedade específica (como ponto de fusão para fibra de carbono) não é relevante ou não tem um valor definido.

Custo dos materiais de impressão 3D resistentes ao calor

Aqui está a tabela que apresenta uma comparação de custos para os materiais de impressão 3D resistentes ao calor especificados:

Esta tabela fornece uma visão geral das faixas de custo de cada material, categorizadas de baixo a muito alto. Lembre-se de que esses preços são aproximados e podem variar de acordo com fatores como qualidade, fornecedor, local e condições de mercado. Para obter os preços mais precisos e atualizados, é recomendável entrar em contato conosco.

Conclusão

A escolha do material resistente ao calor certo para impressão 3D depende dos requisitos específicos de sua aplicação, incluindo exposição à temperatura, tensões mecânicas e condições ambientais. Cada um desses 10 principais materiais oferece propriedades e vantagens exclusivas. Ao compreendê-los, você pode liberar todo o potencial da impressão 3D para aplicações de alta temperatura, ampliando os limites da inovação e do design.