Guia dos 4 tipos comuns de filamento para alimentar corretamente a sua impressora

Atualmente, existem aparentemente inúmeros tipos e variações de materiais de impressão 3D FDM, em comparação com há apenas alguns anos, quando o ABS era basicamente a única opção. Um único guia para todos eles seria extremamente exaustivo — não só para ler, mas também para compilar e redigir. 

Por isso, iremos concentrar-nos nos 4 materiais mais comuns utilizados atualmente: PLA, ABS, PETG e TPU. 

O objetivo deste guia é proporcionar-lhe, enquanto entusiasta da impressão 3D, uma melhor compreensão destes materiais: a sua composição e propriedades, bem como definições de impressão e aplicações comuns. 

Este guia apresentará uma visão geral do material, das suas utilizações tanto dentro como fora da impressão 3D, das propriedades físicas do material, das definições de impressão sugeridas e, por fim, das vantagens e desvantagens de cada material. 

O resultado final é permitir-lhe obter a melhor experiência possível de impressão 3D, eliminando as incertezas sobre que materiais utilizar, como imprimi-los e quando utilizá-los. 

Avisos legais

Este não é, de forma alguma, um guia abrangente, nem mesmo para estes 4 tipos de materiais. Como não existem normas industriais para a composição ou os aditivos de qualquer material, são comuns as variações nas suas propriedades (mesmo entre materiais do mesmo fabricante). Por isso, as propriedades dos materiais e as definições de impressão são generalizadas — as suas experiências irão variar.

E, antes de começarmos, uma nota final sobre materiais «seguros para alimentos». É opinião pessoal deste autor (por excesso de cautela) que NENHUM material de impressão 3D FDM deve ser considerado «seguro para alimentos». 

Embora os elementos químicos básicos de alguns materiais FDM possam ser «aprovados pela FDA», não existem regulamentações governamentais de segurança relativas a esses materiais e aos seus aditivos, nem ao equipamento de impressão 3D por onde passam, que garantam a utilização de ingredientes ou equipamento seguros para contacto com alimentos.  

Além disso, devido às propriedades da impressão 3D FDM, as impressões 3D têm muitas folgas, fendas e orifícios. Isto faz com que partículas de alimentos e resíduos fiquem presos nesses objetos, sendo muito difícil, quando não impossível, limpá-los devidamente. Com o tempo, podem ocorrer proliferações de bactérias, vírus e bolor. Tudo isto pode levar a uma rápida ida à casa de banho (no mínimo) ou ao hospital (no pior dos casos). 

Agora que isso está esclarecido, vamos começar. 

Entrada de filamento JGMAKER: https://www.jgmaker3d.com/collections/filament 

PLA – Ácido poliláctico 

Visão geral

Atualmente, o PLA é o filamento de impressão 3D mais popular disponível. Isto deve-se em grande parte ao seu baixo custo de fabrico, utilizando sobretudo recursos orgânicos como o milho e a cana-de-açúcar. Possui a maior variedade de cores e aditivos entre todos os tipos de filamento FDM. É também um dos filamentos mais fáceis de utilizar, produzindo excelentes resultados numa ampla gama de temperaturas relativamente baixas, muitas vezes sem necessidade de uma mesa aquecida ou de uma câmara fechada.

PLA JGMaker disponível: 

https://www.jgmaker3d.com/collections/filament/products/3d-printer-pla-filament

Utilizações fora da impressão 3D

O PLA tem utilizações limitadas fora da impressão 3D. Pode ser degradado em ácido láctico e utilizado em implantes médicos que se dissolvem ao longo do tempo. Também pode ser utilizado como material de embalagem descartável. 

Utilizações na impressão 3D

O PLA é excelente para a criação de modelos e peças mecânicas sujeitas a pouca tensão. O seu baixo ponto de transição vítrea, a fraca resistência às intempéries e a fragilidade impedem a sua utilização frequente em ambientes quentes, húmidos ou sujeitos a grande tensão. No entanto, é muito utilizado em esculturas através da técnica de «fundição por PLA perdido», na qual é feito um molde da impressão 3D e, posteriormente, o PLA é derretido – de forma semelhante à «fundição por cera perdida». 

Propriedades

Facilidade de impressão: Fácil

Resistência: Média

Densidade: 1,24 g/cm³

Flexibilidade: baixa

Fragilidade: elevada

Durabilidade: média

Abrasividade: Baixa – dependendo dos aditivos

Deformações: mínimas – pode descolar-se da base e enrolar-se nas saliências
Retração: 0,2–0,25%

Formação de fios: Baixa – dependendo dos aditivos e do arrefecimento

Ponto de transição vítrea: 55–60 °C

Resistência às intempéries: fraca. Suscetível aos raios UV, ao calor e à humidade.

Fumos: mínimos – dependendo dos aditivos.

Solventes: acetato de etilo, carbonato de propileno

Biodegradável: sim, em condições ideais

Higroscópico: Moderado

Adequado para contacto com alimentos: Geralmente não 

Definições de impressão

Temperatura do bico: 180–230 °C

Temperatura da base: desligada–50 °C

Ventoinha de arrefecimento: 50–100%

Estrutura fechada: nenhuma

Superfície de construção: fita azul, PEI, vidro, bastão de cola, etc.

Velocidade de impressão: 30–90 mm/s recomendado

Extrusor de acionamento direto: Sim

Extrusor Bowden: Sim 

Variações

O PLA pode ser encontrado com uma grande variedade de aditivos, para além de simples cores. Alguns exemplos são: fluorescente, madeira, metal, carbono, etc. Outros aditivos podem aumentar a resistência, a flexibilidade e a durabilidade do PLA. Todas estas variações podem afetar a temperatura de impressão e da base, a velocidade, os fumos, as propriedades higroscópicas e biodegradáveis, etc. 

Armazenamento

Tem uma longa vida útil quando armazenado corretamente e, embora seja apenas moderadamente higroscópico, recomenda-se que seja armazenado num local fresco e seco, afastado da luz solar direta. 

Vantagens

O PLA é um dos filamentos de impressão 3D mais fáceis de utilizar e mais baratos atualmente disponíveis no mercado. A sua grande variedade de cores e aditivos, bem como a facilidade de impressão, tornam-no extremamente versátil e agradável de utilizar. 

Contras

Devido à sua fragilidade, baixo ponto de transição vítrea e fraca resistência às intempéries, o PLA não é considerado uma boa escolha para aplicações exteriores, húmidas ou sujeitas a grande tensão.

 

 ABS – Acrilonitrilo Butadieno Estireno 

Visão geral

O ABS foi um dos primeiros materiais utilizados na impressão 3D industrial e pessoal, tornando-se o plástico mais popular na época. No entanto, com a introdução de materiais adicionais, perdeu popularidade. O ABS é produzido a partir de acrilonitrilo, butadieno e estireno (também designados por ABS), todos hidrocarbonetos produzidos a partir de combustíveis fósseis. Devido ao seu elevado grau de deformação, à necessidade de uma base e de uma câmara aquecidas, ao odor pungente e à retração significativa, é um material de impressão 3D moderadamente difícil de utilizar.  

Utilizações fora da impressão 3D

O ABS é amplamente utilizado na indústria como um plástico muito comum moldado por injeção. O seu elevado ponto de transição vítrea, resistência às intempéries, durabilidade e flexibilidade moderada conferem-lhe uma vasta gama de aplicações, desde peças de automóveis e eletrodomésticos de cozinha a LEGOs, bem como dispositivos médicos.  

Utilizações na impressão 3D

O ABS é excelente para modelos, peças de substituição e aplicações no exterior, graças à sua resistência aos raios UV e às condições atmosféricas acima da média, bem como à sua resistência e durabilidade acima da média e à flexibilidade moderada. É fácil de lixar, colar e pintar, prolongando assim as suas aplicações e utilidade. 

Propriedades

Facilidade de impressão: Média

Resistência: Média

Densidade: 1,01 g/cm³

Flexibilidade: Média

Fragilidade: Baixa

Durabilidade: Alta

Abrasividade: Baixa – dependendo dos aditivos

Deformações: Moderadas – fácil de descolar da mesa, enrolar e separar-se entre camadas durante a impressão
Contração: 0,8% - 8%

Formação de fios: Baixa – dependendo dos aditivos e do arrefecimento

Ponto de transição vítrea: ~105c

Resistência às condições atmosféricas: Moderada – resistente aos raios UV, ao calor e à humidade

Fumos: Moderados – fumos pungentes e potencialmente nocivos

Solventes: ésteres, cetonas (acetona), clorofórmio e dicloreto de etileno

Biodegradável: Não

Higroscópico: Moderado

Adequado para contacto com alimentos: Não 

Definições de impressão

Temperatura do bico: 210-250c

Temperatura da mesa: 50-100c

Ventoinha de arrefecimento: 0%

Câmara fechada: Recomendada – para regular a temperatura e evitar deformações

Superfície de impressão: fita Kapton, pasta de ABS

Velocidade de impressão: 40–60 mm/s recomendado

Extrusor de acionamento direto: Sim

Extrusor Bowden: Sim 

Variações

O ABS pode ser encontrado com uma grande variedade de aditivos, além de simples cores. Alguns exemplos são: mudança de cor, fluorescentes, fosforescentes, policarbonato, etc. Outros aditivos podem aumentar a resistência, a flexibilidade e a durabilidade do ABS. Todas estas variações podem afetar a temperatura de impressão e da mesa, a velocidade, os fumos, as propriedades higroscópicas e biodegradáveis, etc. 

Armazenamento

Tem uma longa vida útil quando armazenado corretamente e, embora seja moderadamente higroscópico, recomenda-se que seja guardado num local fresco e seco, afastado da luz solar direta. 

Vantagens

O ABS é um dos materiais mais duráveis disponíveis para impressão 3D, proporcionando-lhe uma vasta gama de aplicações, desde modelos a peças funcionais, tanto em interiores como no exterior. 

Contras

Com deformação e contração moderadas, além da necessidade de uma mesa aquecida e de uma câmara recomendada, o ABS é um material mais difícil de imprimir. Juntamente com o seu odor pungente e potencialmente perigoso, pode não ser a melhor escolha, dependendo das suas necessidades.

 PETG – Tereftalato de polietileno glicol 

Visão geral

O PETG é PET com glicol adicionado. É frequentemente considerado uma alternativa melhor ao ABS, por ser mais fácil de imprimir e produzir menos fumos. Tal como o ABS, é mais durável e flexível do que o PLA, mas não requer uma câmara para controlo da temperatura e deforma-se menos do que o ABS. No entanto, continua a necessitar de uma mesa aquecida para uma boa adesão, embora normalmente não tão quente como a do ABS. 

Utilizações fora da impressão 3D

O PET (sem o glicol) é um dos plásticos mais utilizados no local de trabalho e é amplamente usado para fabricar garrafas de água, fibras para vestuário e recipientes para alimentos, enquanto o PETG (com glicol) não é muito comum fora da impressão 3D, uma vez que este foi adicionado especificamente para o tornar mais transparente, menos quebradiço e mais fácil de imprimir. 

Utilizações na impressão 3D

O PETG é excelente para modelos, peças de substituição e algumas aplicações no exterior, embora não seja considerado resistente aos raios UV. No entanto, é mais resistente às condições atmosféricas do que o PLA e apresenta uma resistência e durabilidade acima da média, com flexibilidade moderada. 

Propriedades

Facilidade de impressão: Fácil

Resistência: Média

Densidade: 1,23 g/cm³

Flexibilidade: Média

Fragilidade: Baixa

Durabilidade: Alta

Abrasividade: Baixa – dependendo dos aditivos

Deformações: Baixas – deformação e curvatura mínimas durante a impressão
Contração: ~0,8%

Formação de fios: Moderada

Ponto vítreo: ~80 °C

Resistência às condições atmosféricas: Moderada – resistente ao calor e à humidade

Vapores: Mínimos – dependendo dos aditivos

Solventes: diclorometano, tolueno, ciclo-hexanona e metiletilcetona

Biodegradável: Não

Higroscópico: Alto

Adequado para contacto com alimentos: Geralmente não 

Definições de impressão

Temperatura do bico: 220–250 °C

Temperatura da mesa: 50–75 °C

Ventoinha de arrefecimento: 0% – 30%

Câmara fechada: Não

Superfície de construção: Cola em bastão sobre vidro, fita de pintura

Velocidade de impressão: 40–60 mm/s recomendado

Extrusor de acionamento direto: Sim

Extrusor Bowden: Sim 

Variações

O PETT (tereftalato de polietileno cotrimetileno) é uma variante comum do PETG. É ligeiramente mais rígido do que o PETG e quase transparente. 

Armazenamento

Tem uma longa vida útil quando armazenado corretamente, mas é altamente higroscópico. Recomenda-se que seja armazenado num local fresco e seco, num recipiente hermético com dessecante e afastado da luz solar direta. 

Vantagens

O PETG é conhecido pela sua superfície lisa e brilhante e pela boa aderência à mesa. É praticamente inodoro durante a impressão, dependendo dos aditivos. A sua baixa taxa de contração torna-o um dos melhores materiais para impressões funcionais com tolerâncias rigorosas. 

Contras

A formação de pontes deficiente é um problema comum do PETG, pelo que é necessário mais suporte do que com outros tipos de filamento FDM. A formação de fios é outro problema comum. Estes problemas podem ser geridos com ajustes adequados da retração, da ventoinha de arrefecimento e da limpeza do bico antes dos movimentos.

TPU – Poliuretano termoplástico 

Visão geral

O TPU é o tipo mais comum de material flexível para impressão FDM. Embora consiga suportar o desgaste físico que faria o PLA, o ABS e o PETG falharem, é também macio e flexível, proporcionando propriedades que esses outros materiais não têm. Dependendo dos aditivos, o TPU pode ser extremamente flexível (e mais difícil de imprimir) ou mais rígido (e mais fácil de imprimir), mantendo ainda assim a sua durabilidade. 

Utilizações fora da impressão 3D

O TPU e os TPE (elastómeros termoplásticos) são amplamente utilizados na indústria em peças automóveis, eletrodomésticos e produtos médicos. A sua elevada durabilidade, flexibilidade e resistência às condições atmosféricas proporcionam-lhes uma gama muito ampla de utilizações. 

Utilizações na impressão 3D

O TPU é excelente para peças impressas sujeitas a muito desgaste: desgaste, flexão/dobragem/alongamento, resistência às condições atmosféricas, etc. Isto pode incluir peças de drones, capas de telemóvel, peças de brinquedos (como rodas) e artigos vestíveis, como pulseiras e até sapatos. 

Propriedades

Imprimibilidade: Difícil

Resistência: Alta

Densidade: ~1,2 g/cm³

Flexibilidade: Alta

Fragilidade: Baixa

Durabilidade: Alta

Abrasividade: Baixa

Deformações: Baixas – deformação e curvatura mínimas durante a impressão
Contração: ~0,6–1,0%

Formação de fios: Moderada

Ponto vítreo: ~-53 – -27 °C (porque é flexível!)

Resistência às condições atmosféricas: Alta – muito resistente ao calor e à humidade

Vapores: Baixos – dependendo dos aditivos

Solventes: dimetilformamida, dimetilsulfóxido, N-metilpirrolidina e tetrahidrofurano

Biodegradável: Não

Higroscópico: Baixo

Adequado para contacto com alimentos: Não  

Definições de impressão

Temperatura do bico: 210–230 °C

Temperatura da mesa: Desligada – 60 °C (frequentemente não necessária – dependendo da superfície da mesa)

Ventoinha de arrefecimento: 0% - 50%

Câmara fechada: Não

Superfície de construção: PEI, fita de pintura

Velocidade de impressão: 20-40 mm/s recomendados

Extrusor de acionamento direto: Sim

Extrusor Bowden: Não recomendado 

Variações

O TPC (copoliéster termoplástico) tem maior resistência a produtos químicos e aos raios UV, além de resistência ao calor até 150 °C. 

Armazenamento

Tem uma longa vida útil quando armazenado corretamente e não é significativamente higroscópico. Recomenda-se que seja armazenado num local fresco e seco, num recipiente hermético e protegido da luz solar direta. 

Vantagens

O TPU tem uma excelente resistência ao impacto, é muito durável, macio e flexível. Estas propriedades tornam-no ideal para aplicações que exigem muito desgaste e flexibilidade, nas quais outros materiais FDM falhariam. 

Contras

O TPU é um dos materiais mais difíceis de imprimir devido à sua flexibilidade. Sem um percurso do filamento muito bem delimitado, desde a engrenagem do extrusor até ao bico, este sairá frequentemente desse percurso e ficará encravado. É por este motivo que os extrusores do tipo Bowden não são recomendados e os extrusores de acionamento direto com engrenagem dupla são recomendados. As velocidades de impressão também devem ser reduzidas, pois é muito difícil imprimir às velocidades normais utilizadas com filamentos mais rígidos.

Conclusão

Como referimos no início, este foi apenas um guia geral dos 4 materiais de impressão 3D FDM mais comuns atualmente. Cada um deles apresenta inúmeras variações com base na cor, nos aditivos, nas propriedades de impressão e do material, e nas utilizações, o que seria excessivo tentar abranger, quanto mais ler.

As propriedades e definições de impressão devem ser utilizadas como um guia inicial para a sua impressora e o seu filamento. Cada impressora é diferente e cada rolo de filamento pode ser diferente — mesmo quando é do mesmo fabricante. Por isso, é altamente recomendável que faça algumas pequenas impressões de teste com cada rolo, ajustando a temperatura, o arrefecimento, a velocidade e a retração, para garantir a melhor impressão possível em todas as ocasiões. 

E, por fim, aqui está um gráfico fácil de consultar com todas as propriedades e definições de impressão dos tipos de filamento abordados nesta publicação. 

Aprecie. 

Propriedade	PLA	ABS	PETG	TPU
Facilidade de impressão	Fácil	Média	Fácil	Difícil
Resistência	Média	Média	Média	Alta
Densidade	1.24 g/cm3	1.01 g/cm3	1.24 g/cm3	1.2 g/cm3
Flexibilidade	Baixa	Média	Média	Alta
Fragilidade	Alta	Baixa	Baixa	Baixa
Durabilidade	Média	Alta	Alta	Alta
Abrasividade	Baixa	Baixa	Baixa	Baixa
Deformações	Mínima	Moderada	Baixa	Baixa
Contração	0.2 - 0.25%	08. - 8%	0.8%	0.6 – 1.0%
Formação de fios	Baixa	Baixa	Moderada	Moderada
Ponto de transição vítrea	55-60c	105 °C	80 °C	< 27 °C (é flexível!)
Resistência às intempéries	Fraca	Moderada	Moderada	Alta
Vapores	Mínima	Moderada	Mínima	Baixa
Solventes	acetato de etilo, carbonato de propileno	ésteres, cetonas (acetona), clorofórmio e dicloreto de etileno	diclorometano, tolueno, ciclo-hexanona e metiletilcetona	dimetilformamida, dimetilsulfóxido, N-metilpirrolidina e tetraidrofurano
Biodegradável	Sim	Não	Não	Não
Higroscópico	Moderada	Moderada	Alta	Baixa
Segurança alimentar	Não	Não	Não	Não

  

Definições de impressão	PLA	ABS	PETG	TPU
Temperatura do bico	180 - 230c	210 - 250c	220 - 250c	210 - 230c
Temperatura da mesa	0 - 50c	50 - 100c	50 - 75c	Desligada - 60 °C
Ventoinha de arrefecimento	50 - 100%	0%	0 – 30%	0 – 50%
Câmara fechada	Nenhum	Recomendado	Nenhum	Nenhum
Superfície de construção	Fita azul, PEI, vidro, cola em bastão, etc.	Fita Kapton, pasta de ABS	Cola em bastão sobre vidro, fita de pintura	PEI, fita de pintura
Velocidade de impressão	30 - 90 mm/s	40 - 60 mm/s	40 - 60 mm/s	20 - 40 mm/s
Extrusor de acionamento direto	Sim	Sim	Sim	Sim
Extrusor Bowden	Sim	Sim	Sim	Não recomendado