Da ideia à realidade: Peças de plástico personalizadas para inventores e empresas em fase de arranque
A sua ideia de um novo produto é tão boa que está na sua mente e pode até ser escrita numa folha de papel ou modelada no seu computador. Pode ser algo real que se possa segurar, divertido de ter e algo original que nunca ninguém lhe mostrou. Curiosamente, descobrimos que... É necessária uma peça de plástico específica para montar a ideia. Segui uma das minhas paixões. Um protótipo é criado para mostrar que a ideia que se tem faz sentido. Emocionante, não é?
A seguir, a minha mente interior começa a perguntar: “Como é que é suposto eu criar aquela peça de plástico?” O objetivo não é criar uma fábrica; basta fabricar um pequeno objeto de plástico. Uma simples pesquisa sobre o fabrico de plásticos dá-nos informações sobre temas como moldagem por injecção, custos de ferramentas e quantidade mínima de encomenda. Bem, tudo parece muito dispendioso e centrado em ganhar milhares, em vez de apenas um. Faz-nos certamente pensar se deixar o desenho no guardanapo não seria uma melhor ideia.
No entanto, isso era um grande problema antes, ter de encontrar uma peça única para a sua máquina. Era praticamente uma possibilidade apenas para as grandes empresas com grandes orçamentos. Com as abordagens tradicionais, os fabricantes podem produzir toneladas do mesmo produto de uma só vez, muito rapidamente e a baixo custo, depois de tudo estar preparado. Será essa a única opção? Uau. Imagine-se a cortar a sua receita com um cortador de bolachas especial que fez apenas para essa forma. Construir e desenhar esse cortador é extremamente dispendioso. De certeza que ninguém vai derreter chocolate só para poder fazer apenas uma bolacha. Decidiram fazer um grande número de bolachas para atingir o seu objetivo de obter lucro. Na sua essência, as ferramentas de moldagem por injeção são semelhantes às que descrevi.
O desafio do fabrico tradicional
Por outras palavras, fabricantes de moldes de injeção de plástico no passado, não fariam algo único para si. As máquinas baseiam-se na sua capacidade de produzir uma grande quantidade de café. Acrescentar pellets de plástico, pôr as máquinas a funcionar, aquecê-las e fabricar artigos a partir de uma única produção não é uma utilização sensata das máquinas. Desenvolver uma ferramenta especial para uma única peça significaria que a peça teria um custo muito elevado.
Durante as duas últimas décadas, os métodos de fabrico de artigos avançaram mais do que alguma vez imaginámos. Finalmente, um herói está disponível para aqueles que procuram peças pequenas e não necessitam de um grande projeto. Esse super-herói era conhecido como Flash. A maioria das pessoas refere-se ao fabrico aditivo como impressão 3D.
A impressão 3D: A mudança de jogo
A impressão 3D parece encantadora, mas é apenas o resultado da ciência. Ao contrário da maquinagem CNC e da moldagem por injeção, na impressão 3D cada camada é construída passo a passo. Parece que se pode fazer a peça a partir de planos electrónicos. As expressões não são de todo as mesmas. Não terá de comprar ferramentas exclusivas para fazer algumas coisas. Utilizando a informação de um ficheiro digital e os seus materiais, pode moldar qualquer forma com camadas.
Tecnologias e materiais de impressão 3D
É possível fazer uma grande variedade de coisas com plástico utilizando a impressão 3D. O que estou a dizer não é o mesmo que o revestimento estaladiço de muitos protótipos antigos. Quase todas as pessoas pensam em FDM (Fused Deposition Modeling), em que o plástico de petróleo é derretido e espremido como cola quente através de um bocal para construir o desenho de baixo para cima. Pode fazer peças impressas em 3D de forma fácil e barata, quer sejam feitas de PLA (materiais simples), ABS (resistente, mas não tanto) ou PETG (uma alternativa entre PLA e ABS).
Existem também impressoras de resina que utilizam resinas SLA (Stereolithography) ou DLP (Digital Light Processing). Nestas, uma resina líquida endurece quando é atingida por uma luz de um determinado comprimento de onda. São capazes de produzir peças mais finas e suaves do que a FDM. Pense no estilo dos protótipos de jóias ou nas miniaturas encontradas em filmes ou na televisão. Isto pode envolver qualquer tipo de resina rígida, bem como resinas flexíveis ou mesmo moldáveis.
Devemos também recordar a SLS (Sinterização Selectiva por Laser) e a MJF (Fusão Multi-Jato). Utilizam pó de plástico. Para formar o objeto, o pó é fundido com um feixe de laser (no SLS) ou com uma ferramenta tipo jato de tinta com um elemento de aquecimento (no MJF). Estas peças feitas com as mesmas técnicas são geralmente muito fortes e resistentes, com uma textura mate e ligeiramente rugosa. Este tipo de impressão 3D permite-lhe utilizar todo o espaço da impressora para embalar as peças, uma vez que o pó restante suportará qualquer peça colocada na impressora.
Opções de fabrico de peças de plástico personalizadas
Portanto, vamos falar sobre impressão 3D. Resolveu o problema de precisar de apenas uma ou poucas peças de plástico para o seu projeto. Perceber que existe a impressão 3D é apenas um começo, não é? Se tem uma ideia, a pergunta que faz sentido para si é: “Muito bem, mas depois de concebida, onde é que vou fazer com que as peças do produto sejam produzidas?”
Quando consideramos as nossas opções, é como se acordássemos e tivéssemos de decidir como tomar o nosso café. Prefere dedicar algum tempo a prepará-lo em casa, ir a algum lado buscá-lo ou recebê-lo à porta de casa?
Opção 1: Comprar a sua própria impressora 3D
Por exemplo, pode tornar-se um mago do plástico comprando um Impressora 3D.
É o mesmo que misturar a sua chávena de café preferida. É possível controlar melhor o jogo. Uma impressora própria poupa tempo ao fazer edições no seu desenho. Edite o modelo em CAD, prima imprimir e um novo artigo estará pronto num curto espaço de tempo. A integração deste método é crucial para criar amostras, testar o aspeto e melhorar o design. Não importa quando precisa de uma cópia, pode utilizar a sua impressora as vezes que quiser, poupando recursos e tempo.
De facto, comprar uma impressora implica gastar o seu dinheiro e também levar tempo para se habituar a ela. É necessário algum tempo para se habituar ao programa. Organizar a impressora, reparar as peças não impressas, compreender as alterações do software de modelos 3D e descobrir uma gama de materiais - estas são as novas tarefas que tem de aprender.
É necessário espaço suficiente para guardar a impressora, pode ser necessária ventilação para alguns materiais e a impressora não será capaz de construir todos os materiais e não se adaptará a todos os objectos padrão. A compra de uma impressora FDM para uso doméstico não é dispendiosa (Creality, Ender, Prusa, Bambu Lab são bons exemplos), mas este tipo de equipamento não produz impressões de alta qualidade tão rapidamente como as versões caras encontradas em empresas ou universidades. Um objeto feito com impressão em resina é altamente preciso, embora produza apenas uma pequena quantidade e seja necessário polir o objeto depois de o processar.
Consequentemente, precisará de uma impressora se criar muitos protótipos, se tiver tempo suficiente para o fazer e se puder gerir máquinas prosumer. A interatividade garante que se sentirá especialmente satisfeito ao ver o seu trabalho impresso.
Opção 2: Lojas de impressão e espaços de fabrico
Considere este o seu café local mais próximo. O local tem instalações adequadas, eles sabem o que estão a fazer e pode ser um ótimo lugar para relaxar. Em muitas cidades, as pessoas podem encontrar locais onde a impressão 3D está disponível (makerspaces) ou experimentar os seus próprios serviços de impressão 3D locais. Esta é uma boa ideia se precisar apenas de alguns objectos, não puder comprar uma impressora ou precisar de máquinas que permitam materiais mais avançados.
Ao decidir localmente, pode interagir com o fabricante, pedir a sua opinião e testar exemplos dos resultados que as suas máquinas produzem. É possível encontrar um empresário que ajuda os outros a transformar as suas invenções ou arte em realidade. Os Makerspaces são maravilhosos porque normalmente têm uma variedade de equipamentos (impressoras 3D, cortadores a laser, máquinas CNC e muitos outros) e oferecem aulas ou a ajuda de guias treinados. O custo inclui a utilização do equipamento e dos materiais ou uma inscrição, se for essa a opção.
Podem existir algumas desvantagens. Os seus preços podem ser mais elevados, uma vez que também está a pagar pela sua experiência e pelo tempo que as suas máquinas demoram. Para além disso, pode ser difícil conseguir a peça se a empresa estiver ocupada. Os diferentes centros ou locais de fabrico terão uma gama de serviços e materiais disponíveis. Outra ideia é procurar online por “serviços de impressão 3D perto de si” ou “makerspace [a sua cidade]”.
Opção 3: Serviços de fabrico em linha
Encomendar café à Uber é como receber um café único que deseja, de forma rápida e fácil. Aceder a uma agência de serviços de fabrico em linha é provavelmente uma das melhores e mais rápidas soluções para as pessoas que criam novos produtos encomendarem um único artigo de plástico personalizado ou alguns.
Basicamente, são mercados digitais ou prestadores de serviços diretos que oferecem muitas impressoras 3D de alta qualidade (para além de máquinas CNC para peças de plástico ou serviços como a fundição de uretano). Coloca-se o modelo 3D no seu sítio Web, escolhe-se o tipo de material e o método de fabrico, escolhe-se entre acabamentos extra e o software indica instantaneamente o custo.
Neste caso, há muitas vantagens. Pode utilizar uma grande variedade de consumíveis com caraterísticas únicas (como serem seguros para alimentos, resistentes a altas temperaturas, extremamente fortes, flexíveis, etc.) que a maioria das impressoras de pequena escala não oferece. O seu equipamento é aperfeiçoado e garante que as peças são sempre de alta qualidade. Normalmente, é fácil verificar o custo e o prazo de entrega de uma variedade de materiais e métodos. Normalmente, estes prestadores de serviços conseguem produzir a maior parte das peças em apenas alguns dias, mas as indústrias e as peças específicas podem demorar mais tempo.
A Xometry, a ProtoLabs (que também comprou a Hubs), a Shapeways e a Sculpteo são algumas das empresas mais conhecidas que operam neste sector. Há diferenças na especialização de cada empresa, nos preços e no tipo de materiais disponíveis. Empresas como Xometria e a ProtoLabs podem ajudar o seu produto por muitas razões, uma vez que os seus serviços não se limitam à impressão 3D. Existem também empresas como a Shapeways que começaram com a impressão 3D para o público, por exemplo, para jóias, e agora trabalham com materiais e produtos industriais.
O principal problema dos serviços em linha é, de certa forma, o facto de serem menos individuais do que as compras numa loja prática. Mesmo assim, é fácil contactar o serviço de apoio ao cliente se tiver algum problema com o sítio Web. Naturalmente, também terá de pensar no tempo e no custo de envio da sua encomenda.
Opção 4: Consultores especializados ou pequenos estúdios
Tem sorte se descobrir o torrefator de café que domina a preparação de um grão de café raro e único. Ocasionalmente, pode achar que a sua função não é assim tão fácil, que requer a utilização de um tipo específico de acabamento ou material ou que simplesmente gosta de ter um especialista a explicar os prós e os contras. Alguns designers 3D, engenheiros ou pequenas agências podem ajudá-lo a criar o seu artigo ou recomendar a forma correta de o fabricar.
Se recorrer a uma empresa mais pequena ou a um freelancer individual, pode contar com serviços personalizados. Poderão saber como trabalhar com um determinado tipo de impressão, tinta ou acabamento. Muitas vezes, podem rever o seu modelo 3D e aconselhar sobre algumas pequenas diferenças que tornarão a produção muito mais suave e eficiente.
Mesmo assim, pode ser difícil encontrar um freelancer de qualidade. Muitas empresas contactam com estes freelancers através de diferentes tipos de referências ou serviços online. O preço pode variar muito consoante os profissionais e todos os recursos de que dispõem. Escolha este profissional quando o projeto for difícil, quando precisar de aconselhamento especializado ou quando uma relação forte for importante para si.
Métodos de fabrico alternativos
Há mais alguma coisa que eu possa fazer com uma impressora para além de a utilizar para imprimir?
Embora a impressão 3D seja óptima para qualquer peça de plástico difícil de fabricar, uma breve nota: existem também outras opções para fabricar peças de plástico quando são necessárias apenas algumas.
Anteriormente, referi que a maquinagem CNC é uma ferramenta que pode trabalhar com plásticos. É particularmente boa para áreas em que as medidas e as superfícies têm de ser extremamente precisas ou exactas. Para peças feitas de blocos discretos, o CNC pode ajudar, mas uma peça única ou com muitas partes orgânicas é mais adequado para a impressão 3D.
Também pode reproduzir algumas das suas peças em uretano fundido, conhecido como Fundição sob vácuo. Imprime-se uma peça em 3D, envolve-se com material de moldagem de silicone, retira-se a peça e depois usa-se o molde para formar cópias usando resina (que dá ao molde as propriedades de vários plásticos de produção). Se precisar de 5, 10 ou 20 cópias, funciona bem, mas como é necessário fazer o molde e imprimir um protótipo para apenas uma peça, não é a melhor opção.
Escolher o caminho certo para a produção
Então, o que pode fazer para encontrar o caminho mais adequado?
Boas notícias: pode escolher a forma de pagamento do Sal. Então, como é que vai saber qual peça de plástico personalizada é ideal para as suas necessidades? Essencialmente, as respostas a algumas perguntas podem orientar o seu projeto.
- Qual deve ser a função da peça? É muito importante. Vai ser exposta a uma grande força? Será flexível? Resistir ao calor? Deverá ser bonita e sentir-se bem? Garantir que tudo é feito nas dimensões exactas? As caraterísticas necessárias no produto determinarão em grande medida qual o dispositivo de manuseamento (e, por conseguinte, qual a maquinaria ou abordagem) que deve ser utilizado. A simples verificação do tamanho de um protótipo com um FDM PLA impresso será suficiente, mas para algo utilizado na prática, é preferível algo mais forte como o SLS Nylon ou uma resina.
- Quão complexa é a forma? O que referi anteriormente é que a impressão 3D funciona melhor com desenhos difíceis e orgânicos. Se apenas necessitar de uma área simples com detalhes produzidos por corte, o CNC pode ser uma alternativa, no entanto, continua a ser menos comum para uma pequena forma única em comparação com a impressão 3D.
- O que é que pode comprar para a sua casa? É mais caro comprar a sua própria impressora, mas cada nova impressão será menos dispendiosa. Os serviços oferecidos em lojas locais e em linha não requerem equipamento de impressão, mas o preço inclui os custos adicionais que cada empresa tem de pagar. A maioria dos serviços online decide o preço com base no tipo de produto solicitado, no processo de produção necessário e no tempo que demora.
- Quando é que precisa de a ter? Quando a peça do seu aparelho é necessária rapidamente (como ontem), imprimir em casa é o mais rápido, desde que conheça bem a impressora. As lojas locais serão rápidas, desde que não haja uma longa fila. As empresas online podem oferecer diferentes prazos de entrega e pode obter uma velocidade extra mediante o pagamento de uma taxa adicional.
- Deve ter uma precisão elevada? A precisão e a tolerância em cada processo variam. Se necessitar de um contacto preciso com outros componentes, deve optar por um processo preciso (por exemplo, SLA, MJF ou CNC) e, eventualmente, selecionar um fornecedor de serviços capaz de uma precisão próxima. Saiba mais sobre tolerâncias de moldagem por injeção e o seu impacto na qualidade das peças.
- Trabalha com tecnologias há muito tempo? É fácil para si reparar máquinas e familiarizar-se com vários tipos de software (ao adicionar uma impressora)? Se quiser, pode simplesmente carregar o seu desenho e deixar que uma empresa fabrique os seus produtos.
A consideração destes pontos guiá-lo-á para o resultado correto. Se só precisar de imprimir uma peça de um novo produto para os seus primeiros testes, utilizar um serviço de impressão 3D online é muitas vezes mais conveniente e equilibrado, uma vez que não é necessário comprar uma máquina.
Começar a utilizar os serviços de fabrico em linha
Parece-me que um serviço em linha se adequa às minhas necessidades. O que é que eu preciso para fazer o que quero?
Muito boa escolha! Então, qual é o requisito fundamental antes de aceder a qualquer um destes sítios? O plano de engenharia da sua peça no mundo digital. É necessário criar um modelo 3D da sua peça. Na maior parte das vezes, este modelo é produzido através de um software CAD.
Se acabou de se iniciar na modelação 3D, não precisa de se preocupar. Algumas ferramentas muito fortes são bastante fáceis de utilizar. Com Tinkercad, Se o seu modelo for muito detalhado, o Fusion 360 da Autodesk é a escolha preferida, uma vez que é gratuito para principiantes e é utilizado por profissionais. Se o seu modelo for muito detalhado, o Fusion 360 da Autodesk é a escolha preferida, uma vez que é gratuito para principiantes e utilizado por profissionais do sector. Algumas outras aplicações são o SolidWorks, o Onshape e o Rhino, mas o Fusion 360 tende a ser uma excelente forma de os criadores começarem.
Normalmente, depois de criar o modelo 3D, exporta-o para um formato que as impressoras 3D e os fabricantes possam utilizar. O STL (.stl) é utilizado principalmente porque delineia claramente a geometria utilizando um grupo de triângulos. A principal desvantagem do STEP (.step) e do 3MF (.3mf) é o facto de alguns softwares não os suportarem, enquanto o STL é compatível com quase tudo.
Um modelo 3D deve ser projetado com grande cuidado e atenção. Quando um modelo não é concebido corretamente, as impressões ou peças finais podem não funcionar corretamente. O seu documento pode ser revisto automaticamente por um serviço Web, mas é melhor verificar primeiro o seu desenho. Para mais orientações, consulte o nosso Guia de conceção para a capacidade de fabrico (DFM).
O processo de encomenda online
Explorar a forma de comprar produtos em linha
Por exemplo, desenhou um modelo 3D perfeito que está agora pronto para a fase seguinte. Vai à Xometry ou à Shapeways na Internet. Como é que isso acontece exatamente?
Normalmente, deve criar uma conta antes de aceder à parte do sítio dedicada ao carregamento do seu modelo 3D. Tudo o que tem de fazer é transferir o seu STL (ou ficheiro aceite) para o carregador. Depois de analisar o seu modelo, este fornecer-lhe-á todos os processos e materiais que pode utilizar para criar a peça em questão.
Esta é a altura de fazer as perguntas que discutimos anteriormente. Está à procura de uma peça que aguente muito stress? Pode utilizar o SLS Nylon ou vários artigos de alta resistência construídos com FDM. Quando precisar de um objeto altamente detalhado e de superfícies lisas, esta abordagem será útil. Reveja as informações sobre SLA ou MJF. Quer algo barato e fácil de aplicar para um teste de forma e ajuste? O FDM com ABS ou PETG pode dar-lhe os melhores resultados. Saiba mais sobre como os tipos de materiais plásticos afectam as dimensões da peça final.
Quando escolhe várias opções, a estimativa para o trabalho e o tempo necessário devem ser visíveis. A partir daqui, pode ver quais os materiais e processos que resultam em mais ou menos tempo e dinheiro para o seu projeto.
Cuidado também com os produtos de baixo custo! Amigo, o custo pode parecer bom, mas pode obter resultados de máquinas que não são feitas para alta qualidade, com processos imprecisos e com tempos de espera mais longos. Preste atenção à forma como o fabricante descreve as coisas e como são feitas. Considere o acabamento da camada - o tingimento ou o alisamento a vapor pode muitas vezes dar à sua peça um aspeto muito mais agradável e polido.
Obter orçamentos de várias empresas é uma decisão mais sensata. Coloque o mesmo ficheiro no Xometry, ProtoLabs e Shapeways ou em qualquer outra plataforma e veja qual delas oferece o melhor negócio para o fabrico da sua peça. Poderá notar uma grande variação entre elas. Repare no custo de envio, porque é um extra ao preço de cada peça.
Desafios e soluções comuns
Poderá deparar-se com problemas habituais no caminho para a sua parte.
Embora existam muitas opções disponíveis atualmente, o processo inicial para uma peça personalizada nem sempre é perfeito. Por vezes, existem obstáculos e saber que eles existem ajudá-lo-á a lidar com eles.
Um pormenor importante que não é tido em conta é a consideração das propriedades do material. Arranjou uma boa forma de fixar a caixa, mas o plástico utilizado é rígido e parte-se sempre que o experimenta. Antes de fazer a sua escolha, deve descobrir se precisa de plásticos flexíveis, rígidos, resistentes ao calor ou estáveis aos raios UV. Se não tiver a certeza, consulte as fichas técnicas ou deixe-se guiar pelo prestador de serviços.
Acontece frequentemente que o desenho não é adequado para o processo selecionado. Nalguns casos, nem todos os tipos de impressão FDM resultam em caraterísticas perfeitas e isto é especialmente óbvio com paredes finas e elementos minúsculos. Embora existam ferramentas de análise de desenho ou feedback em vários sítios Web, aprender os conceitos básicos do processo escolhido será sempre útil. Lembre-se, para SLS, deve evitar colocar muito pó não fundido dentro das cavidades do seu desenho. O nosso guia sobre princípios de conceção de peças de plástico aborda estas considerações em pormenor.
Esquecer-se de verificar as tolerâncias também pode causar problemas. Mesmo que o seu modelo digital 3D pareça perfeito no ecrã, o artigo que recebe pode ter pequenas diferenças nas medidas. Quando a sua peça precisa de ser apertada noutra, pode deixar algum espaço no desenho para ajuste ou usar lixar ou alargar os furos mais tarde.
Na verdade, as pessoas optam por vezes por opções baratas na Internet e acabam por não ficar satisfeitas com o seu trabalho. Se o aspeto ou a função do seu componente dependerem disso, escolha materiais ou fabrico que sejam conhecidos pela sua boa qualidade. Visite o sítio Web do serviço para ver quais as peças que pode mandar imprimir nos materiais em questão.
Conclusão: Dar vida à sua criação
Juntando tudo: Amarrar a sua criação
Ter a ideia na cabeça num segundo e, no outro, tê-la na mão? É realmente uma experiência maravilhosa. A sua ideia é confirmada, ganha experiência ao experimentar vários elementos e cada passo torna-se muito mais satisfatório.
Muitas vezes, a subcontratação de peças de plástico personalizadas parece difícil, uma vez que muitas pessoas são novas no processo. Felizmente, graças à impressão 3D e aos serviços de fabrico acessíveis online, as pessoas têm mais hipóteses de fazer o que querem. Leia como outros empresários lidaram com isto no nosso artigo sobre como a moldagem por injeção de baixo volume pode transformar a sua empresa.
Tente começar com métodos simples. Tente conceber uma peça que seja simples no início. Sempre que se sentir inseguro, utilize um serviço que tenha um apoio ao cliente de elevada qualidade. Esteja aberto a fazer perguntas e a discutir os materiais ou os desenhos online ou com as pessoas do serviço de assistência. Muitos outros antes de si passaram pelas mesmas experiências.
Se quiser produzir o seu desenho, encontre uma forma de o fazer, investindo numa máquina, recorrendo a uma loja próxima ou aproveitando os serviços de fabricantes online - o que for mais fácil. Crie o seu sonho no mundo real com o seu computador. Tudo começa com a primeira parte do produto. Agora, já sabe onde o pode obter. Vá e faça uma criação fantástica.
