6.3.1 - SL (Estereolitografia)

A estereolitografia foi o primeiro sistema de prototipagem rápida a ser disponibilizado comercialmente, em 1989, por intermédio da 3D Systems Inc. Posteriormente, outras empresas desenvolveram sistemas semelhantes seguindo o mesmo princípio, entre elas a EOS (Electro Optical Systems) desenvolveu o sistema de estereolitografia STEREOS, disponível no ITEC, o pioneiro da prototipagem rápida em Portugal. O ITEC adquiriu em 1993 uma máquina de estereolitografia STEREOS 300 que possibilita o fabrico rápido de modelos com elevada precisão e excelente definição de detalhes, características do processo.

Tal como acontece em todos os processos de Prototipagem Rápida, a estereolitografia permite a construção de protótipos através da adição sucessiva de camadas. Deste modo, a partir de um modelo CAD, torna-se possível produzir modelos físicos de alta qualidade num espaço de tempo inferior aos métodos convencionais. A construção de modelos físicos resulta da solidificação de uma resina líquida, que sob a acção de um feixe laser polimeriza e solidifica.

Esquema Representativo do Processo:

Processo de Construção:

O processo inicia-se com um modelo CAD tridimensional que é transformado num formato standard dos processos de Prototipagem Rápida (*.STL). Antes de mais, estes ficheiros têm que ser visualizados em programas apropriados, para que se possa determinar se há erros nos ficheiros, em caso afirmativo corrigi-los, e escolher a orientação de construção mais apropriada à geometria da peça em questão. Devido aos protótipos serem construídos sob uma plataforma, imersos num ambiente líquido (resina líquida que é a matéria prima), estes necessitam de serem suportados para que não se desloquem ao longo da plataforma e para dar consistência ao modelo durante o fabrico. Logo, o passo seguinte é processar o ficheiro STL da peça a construir, com software que automaticamente analisa quais as superfícies que necessitam de serem suportadas e gera os respectivos suportes. Obtemos assim dois ficheiros STL, o da peça e o dos suportes. De seguida, estes dois ficheiros são seccionados em camadas paralelas com espessuras na ordem dos 0,1 - 0,2 mm, onde cada camada contém a informação geométrica relativa a uma determinada cota (z). A esta fase descrita dá-se o nome de Fase de Preparação de Trabalho.

Os ficheiros já seccionados, dão entrada na máquina de estereolitografia. São definidos os parâmetros de construção para a peça e suportes separadamente. De seguida o processo ocorre de forma automática, sem qualquer intervenção do técnico. Assente na plataforma, imerso num tanque de resina líquida, o laser vai iluminando camada por camada, construindo em simultâneo a peça e os respectivos suportes (estruturalmente mais frágeis para possibilitar a sua posterior remoção). Após a construção de uma camada, a plataforma desce uma altura equivalente à espessura de camada seleccionada, uma nova camada de resina líquida é "espalhada", o laser começa então por iluminar, e consequentemente solidificar, os suportes e de seguida a peça (percorrendo primeiro o contorno da geometria e varrendo posteriormente o seu interior). Camada após camada o protótipo vai sendo construído repetindo sucessivamente o processo descrito. A esta fase designa-se por Fase de Construção.

Quando a fase de construção termina, eleva-se a plataforma e remove-se o protótipo da sua superfície com uma espátula. Posteriormente, são removidos os suportes da peça, raspando com uma lâmina. Depois de removidos os suportes, a peça é limpa e colocada numa câmara de ultra-violetas para solidificar completamente. Após isto, teremos o protótipo já com a resistência final que lhe é característica. O modelo final obtido, já apresenta uma qualidade superficial elevada, no entanto, caso seja insuficiente podem-se realizar algumas operações suplementares de acabamento.

Os protótipos fabricados por esta tecnologia apresentam um aspecto de plástico translúcido, com uma elevada precisão, rigor dimensional e um elevado grau de detalhe e pormenor.

Estereolitografia e as suas aplicações:

tecnologia de prototipagem rápida por estereolitografia esta vocacionada para a execução de protótipos de forma rápida e eficaz, permitindo validar e optimizar a forma e função de modelos cada vez mais complexos.

Tipicamente podemos considerar as seguintes aplicações:

Modelos de apresentação

Para demonstrar o "Design" e funcionalidade de uma peça a possíveis clientes, a estereolitografia produz modelos de fino detalhe susceptíveis de poderem ser manipulados e observados bem como testadas algumas das suas características funcionais em ambiente real. Ficam também facilitadas as tarefas de orçamentação, aumentado o seu rigor.

Revisão de Projecto

Verificar se a peça projectada corresponde às especificações de forma, dimensão e função inicialmente previstas. Dependendo do carregamento mecânico e térmico é possível utilizar os modelos em ensaios, simulando as suas condições reais de funcionamento.

Integração em cadeias de produção e execução de ferramentas rápidas

Os modelos em estereolitografia consoante a sua precisão e detalhe podem ser usados directamente ou para a execução de machos em processos com moldes em silicone, resinas epoxy ou de areia para fundição, bem como na fundição por modelos perdidos (investment casting), contribuindo para uma redução significativa do tempo e possibilitando a execução de séries limitadas. Recorrendo a tecnologias de conversão específicas, torna-se ainda possível obter ferramentas de produção tais como eléctrodos rápidos (EDM), moldes para injecção ou vazamento e ferramentas de estampagem.

Das artes plásticas à medicina

Vários outros exemplos de aplicações da prototipagem por estereolitografia podem ser referidos, como a fabricação de maquetas para a trabalhos de arquitectura, fabrico de solas de sapato ou criação de estruturas e modelos de apoio a intervenções cirúrgicas.