No mundo da fabricação, o mascaramento, ou seja, a cobertura estratégica de certas áreas durante etapas de processamento, como pintura, jateamento de mídia ou metalização, tradicionalmente constitui uma etapa trabalhosa, com margem reduzida para erros.
A impressão 3D surge como uma solução eficaz para a criação de peças de mascaramento personalizadas que se encaixam em geometrias complexas e podem ser reutilizadas, reduzindo a necessidade de horas de trabalho manual durante os fluxos de pós-produção.
Tecnologias de impressão 3D, como a estereolitografia (SLA) e a sinterização seletiva a laser (SLS), podem ser empregadas na fabricação de ferramentas de mascaramento, cada uma com vantagens únicas.
Neste artigo, delinearemos as considerações a serem feitas ao criar máscaras, como avaliar qual tecnologia de impressão 3D utilizando as impressoras 3D Form 3+, Form 3L e Fuse 1+ 30W, a mais adequada para o seu fluxo de trabalho, e apresentaremos exemplos de clientes que concluíram com êxito suas peças com o auxílio de máscaras 3D impressas.
O Que é o Mascaramento?
Mascarar é a ação estratégica de cobrir determinadas áreas de uma peça que precisam permanecer livres de qualquer revestimento, pintura, metalização ou outros processos de acabamento de superfície. Essas áreas podem precisar permanecer intocadas por várias razões, como se tornar uma área de fixação para uma montagem, para atender a requisitos de condutividade elétrica ou porque podem precisar ser revestidas com outro material ou cor, entre outros. As máscaras são, portanto, auxiliares de fabricação que podem ser personalizados para corresponder a cada peça final ou criados uma vez e usados à medida que cada parte passa pelo processo de acabamento individualmente.
Mesmo em indústrias em que grande parte do processo de acabamento é automatizado, como na indústria automobilística, o mascaramento ainda é frequentemente feito manualmente com fita e papel.
Fatores a Considerar na Escolha do Material
Vários fatores devem ser levados em conta ao selecionar um material para a fabricação de máscaras:
Temperatura: Este é o maior fator limitante, uma vez que alguns revestimentos curam a temperaturas elevadas em fornos ou fornalhas. Para muitos processos de revestimento a temperaturas mais baixas, a Resina de Alta Temperatura pode resistir a até 238°C.
Abrasividade: Alguns processos de acabamento utilizam meios abrasivos e as máscaras devem ser feitas de materiais que possam resistir às forças dos meios usados, como pellets de cerâmica ou cascas de noz. Para esses casos, utilize um material mais rígido, como a Resina Rígida 10K para peças de SLA ou o Pó de Nylon 12 GF para peças de SLS.
Uso de Solução: Muitos revestimentos requerem soluções, tanto ácidas quanto alcalinas. Se uma solução ácida ou alcalina fizer parte do fluxo de processamento, certifique-se de comparar a ficha técnica do material com os requisitos químicos.
Ajuste na Peça: Ao pressionar uma máscara sobre uma peça, são necessárias diferentes quantidades de rigidez ou flexão em cenários diferentes. A impressão 3D torna fácil experimentar vários materiais a baixo custo, como Resina Durável ou Resina Rígida 10K, ou Pó de Nylon 11 e Pó de Nylon 12.
Requisitos de Produção: Algumas aplicações de mascaramento requerem apenas uma ou duas máscaras, enquanto outras precisam corresponder ao volume de peças. As impressoras SLA da Formlabs, tanto a Form 3+ quanto a Form 3L, são ótimas opções para baixos volumes de máscaras, como processos subtrativos que podem ser realizados apenas algumas de cada vez. A impressora SLS Fuse 1+ 30W é mais adequada para volumes mais altos de máscaras, devido à sua capacidade de empilhar verticalmente várias peças dentro da mesma construção.
Vantagens da Impressão 3D com a Formlabs
As impressoras SLA da Formlabs, como a Form 3+ de mesa e a Form 3L de bancada, oferecem uma ampla variedade de opções de materiais, rápida resposta, alta resolução e capacidade de grande formato.
A versatilidade das impressoras SLA da Formlabs é outra vantagem: com mais de 40 resinas para escolher, os usuários podem selecionar um material adequado às suas necessidades de propriedades.
Resinas Formlabs
As resinas variam desde materiais macios e flexíveis, como a Resina Elástica 50A para uma máscara que simula silicone, até a Resina Rígida 10K para máscaras rígidas e robustas. Para considerações de processo de mascaramento, como temperatura ou condutividade, a biblioteca de materiais da Formlabs oferece materiais especializados, como a Resina ESD para dissipação eficaz de descargas eletrostáticas.
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Materiais para Impressão 3D na Formlabs
Aqui estão alguns materiais-chave para impressão 3D na Formlabs:
Resina Draft
Alta velocidade de impressão. Esta resina é uma ótima escolha para uma rápida conclusão quando a tolerância não é a principal preocupação. HDT: 57°C.
Resina Durável
Compatível e com alta resistência ao impacto. Uma boa escolha quando se procura ajustes precisos, encaixes justos ou flexibilidade em torno de características. HDT: 41°C.
Resina Tough 1500
Mais rígida que a Resina Durável, mas ainda mantém a flexibilidade. HDT: 52°C.
Resina Rígida 10K
Resina muito rígida, excelente escolha para aplicações de mascaramento onde são desejados encaixes deslizantes ou bordas afiadas. Também pode ser uma boa escolha para processos abrasivos. HDT: 218°C.
Resina High Temp
A resina com a temperatura mais alta da Formlabs, é uma opção para processos que requerem cura de alta temperatura. HDT: 238°C.
Resina Elástica 50A
Material de menor dureza. A Resina Elástica 50A é uma boa opção quando a flexibilidade é a principal preocupação.
Impressão 3D de Máscaras com Impressoras da Série Fuse 1+ 30W
As impressoras da série SLS Fuse possuem capacidade de produção em lote, pós-processamento mínimo e alta durabilidade de pós SLS. O empilhamento vertical nas câmaras de construção da série Fuse permite a impressão de dezenas ou centenas de peças de uma só vez, tornando essas máscaras ideais em aplicações como o Cerakote, onde braços robóticos podem revestir centenas de peças de uma só vez.
Os pós SLS da Formlabs, que incluem quatro tipos de nylon e um pó de TPU, são bem conhecidos em disciplinas de manufatura e podem ser confiados por sua resistência durável e robustez. Em geral, materiais de nylon têm um bom desempenho de compatibilidade química, resistindo a produtos químicos como petróleo, acetona e graxas à base de silicone, além de serem menos suscetíveis a rachaduras sob estresse ambiental.
Materiais para Impressão 3D na Série Fuse 1+ 30W
Aqui estão alguns materiais-chave para impressão 3D na série Fuse:
Pó de Nylon 12
Opção de material SLS com preço mais baixo e alta taxa de renovação. Mais rígido e com alta temperatura de deformação sob força do que o Nylon 11, com melhor resistência à flexão. Se as máscaras requerem um componente rígido ou para minimizar custos de produção, escolha o Pó de Nylon 12.
Pó de Nylon 11
Material de alto desempenho com excelente resistência ao impacto, bom desempenho em características finas e alto grau de ductilidade. O Nylon 11 é uma ótima escolha para máscaras SLS compatíveis ou máscaras que exigem características muito finas.
Pó de TPU 90A
Material SLS elastomérico que permite componentes flexíveis com alto grau de liberdade de design. O TPU pode ser usado para vedações, plugs e máscaras flexíveis.
Vantagens da Impressão 3D de Máscaras
A impressão de máscaras internamente pode reduzir os custos de mão de obra, melhorar a aparência e o desempenho de peças finais e otimizar os processos de validação. O uso de peças impressas em 3D em aplicações finais está crescendo, e o revestimento, tingimento e pintura são etapas frequentemente necessárias. Ferramentas de mascaramento são necessárias tanto para essas peças impressas em 3D quanto para muitos itens fabricados tradicionalmente. As vantagens que a impressão 3D oferece para a própria peça (personalização, liberdade de design, acessibilidade da produção em pequena escala) também se aplicam à fabricação de máscaras. Aproveitando a velocidade, eficiência e versatilidade de materiais das impressoras SLA e SLS da Formlabs, você pode simplificar a fabricação interna de máscaras e reduzir gargalos em sua cadeia de suprimentos.
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