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UC UC02920 · T. Mecatrónica

Ficha 02 · Slicing, pós-processamento, aplicações

Workflow CAD-print, troubleshooting, aplicações manutenção
Versão · Aluno
Tempo · 60 minutos
Cotação · 100 pontos
Aluno(a)
Turma
Data
Objectivos da ficha

Parte I · Workflow CAD → Print

Exercício 1 · Sequência (10 pts)

Indica pela ordem correta os passos do workflow CAD → peça impressa:

a) Imprimir b) Modelar em CAD c) Slicing (gerar G-code) d) Exportar STL/3MF e) Pós-processar f) Verificar peça e iterar

  1. b) Modelar em CAD (Fusion 360, FreeCAD).
  2. d) Exportar STL/3MF com tolerância adequada (malha fechada).
  3. c) Slicing — abrir no slicer (Cura/PrusaSlicer/Bambu), configurar parâmetros, gerar G-code.
  4. a) Imprimir — carregar G-code, verificar nivelamento, iniciar.
  5. e) Pós-processar — remover suportes, lixar, pintar, inserir roscas.
  6. f) Verificar peça e iterar — testar funcionalidade, ajustar CAD se necessário e repetir.

Exercício 2 · STL (10 pts)

a) O que é um STL e como representa a geometria?

b) Que problemas pode ter um STL "mal exportado" e como evitar?

a) STL (Stereolithography) representa a peça como uma malha de triângulos que aproxima as superfícies. Mais triângulos = mais fidelidade à geometria original (especialmente em curvas).

b) Problemas frequentes: - Mesh não fechado (não watertight) — buracos na malha; slicer não imprime correctamente. Solução: usar Meshmixer ou Netfabb para reparar. - Tolerância de exportação alta — curvas ficam facetadas. Solução: configurar chord deviation ~0,01-0,05 mm ao exportar. - Triângulos invertidos (normais erradas) — slicer pensa que interior é exterior. Solução: software de reparação. - Manifold problems — superfícies sobrepostas ou faces coplanares. Solução: re-modelar em CAD.

Alternativa moderna: 3MF — formato mais robusto, suporta cor, materiais, configurações.

Parte II · Slicing

Exercício 3 · Parâmetros (15 pts)

Estás a configurar um print no Cura. Para cada situação, escolhe valores:

a) Caixa visual de produto, em PLA, prazo apertado. b) Engrenagem em Nylon para máquina, máxima resistência. c) Modelo arquitetural detalhado, vai ficar em exposição.

Para cada, indica: layer height, infill %, infill pattern, walls, print speed, temp extruder, temp cama.

a) Visual rápido em PLA: - Layer: 0,3 mm - Infill: 15% lines - Walls: 2 - Speed: 80-100 mm/s - Extruder: 215°C - Cama: 60°C - (Sem cooldown special — PLA gosta de 100% fan)

b) Engrenagem Nylon funcional: - Layer: 0,2 mm - Infill: 80% gyroid (alta resistência, transferência multi-direccional) - Walls: 4-5 - Speed: 40-50 mm/s (Nylon precisa de tempo para colar entre camadas) - Extruder: 260°C - Cama: 75°C - Câmara fechada se possível. Filamento previamente seco.

c) Modelo arquitectural exposição: - Layer: 0,1 mm (máximo detalhe) - Infill: 20% grid (não vai ter carga) - Walls: 3 - Speed: 40 mm/s (qualidade) - Extruder: 205°C PLA - Cama: 55°C - Considerar imprimir partes separadas e colar para evitar suportes na zona visível.

Exercício 4 · Suportes (10 pts)

Tens uma peça com um overhang de 60° com a vertical, comprimento 30 mm.

a) Precisa de suportes? Porquê?

b) Que tipo de suporte preferes e porquê?

c) Como minimizar marcas dos suportes na superfície final?

a) Sim, precisa de suportes. A regra prática é: overhang > 45° com a vertical (ou seja, < 45° com a horizontal) precisa de suportes; abaixo disso a peça desce mais que a distância da extrusão e a camada cai.

(Há excepções — alguns materiais e parâmetros aguentam até 70°; testes "overhang towers" ajudam a saber o limite da máquina.)

b) Suportes em árvore (tree supports) — mais económicos em material, melhor para overhangs específicos, mais fáceis de remover. Normal (grid) se a peça é grande e complexa.

c) Para minimizar marcas: - Z-distance dos suportes à peça aumentada (0,2-0,3 mm em vez do default). - Top distance layer interface activa. - Lixar com grit 240-400 depois. - Reorientar a peça se possível para que a superfície visível fique para cima.

Parte III · Troubleshooting

Exercício 5 · Diagnóstico (15 pts)

Para cada problema descrito, indica causa e solução:

a) Stringing: fios finos de plástico entre partes separadas da peça.

b) Layer separation: camadas separam-se visivelmente, peça parte por uma interface.

c) Sub-extrusion: linhas finas demais, peça "fervilhada" ou com buracos.

d) Elephant foot: primeira camada mais larga que as seguintes.

a) Stringing: - Causa: filamento continua a vazar quando o cabeçote se move entre zonas (retraction insuficiente, temp alta). - Solução: aumentar retraction (1.5-2 mm para Bowden, 0.5-1 mm para direct drive); baixar temperatura 5-10°C; activar combing e avoid crossing perimeters.

b) Layer separation: - Causa: temp baixa demais ou velocidade alta demais ou arrefecimento agressivo demais. - Solução: subir temp 5-10°C; baixar velocidade; baixar fan (especialmente em ABS).

c) Sub-extrusion: - Causa: hot end parcialmente entupido; filamento humedo; extruder com tracção fraca; temp baixa. - Solução: cold pull para limpar nozzle; secar filamento; verificar tensão do extruder; subir temp.

d) Elephant foot: - Causa: primeira camada esmagada por temp da cama alta + distância nozzle muito próxima. - Solução: baixar temp cama 5°C; aumentar distância da primeira camada; aplicar chamfer de 1 mm no modelo CAD para "esconder" o foot.

Parte IV · Pós-processamento

Exercício 6 · Acabamento (10 pts)

Imprimiste uma peça em PLA cinzento que vai ser pintada de preto brilhante e usada em exposição. Descreve o plano de acabamento completo.

  1. Remover suportes com alicate e lima fina.

  2. Lixar progressivamente:

  3. 120 grit a seco → remover linhas de camada (mais agressivo).
  4. 240 → suavizar.
  5. 400 com água + sabão → eliminar arranhões grosseiros.
  6. 800 com água → preparação para primário.

  7. Limpar com álcool isopropílico para remover óleos das mãos.

  8. Primário filler (várias mãos finas):

  9. 1ª mão fina (cobertura ligeira).
  10. Secagem ~ 1h.
  11. Lixar com 400 para eliminar imperfeições do primário.
  12. 2ª mão.
  13. Lixar 600 muito leve.

  14. Tinta preta acrílica em aerossol:

  15. 3-4 mãos finas (não uma mão grossa que escorre).
  16. Secagem 30 min entre cada uma.

  17. Verniz brilhante final em aerossol:

  18. 2 mãos para profundidade do brilho.

  19. Polir com microfibra suave para o brilho final.

Tempo total: 2-4 dias (com secagens). Resultado: superfície indistinguível de plástico injectado.

Exercício 7 · Insertos (10 pts)

Vais usar 4 insertos térmicos M4 numa peça impressa. Para o inserto ficar firme:

a) Como modelar o furo em CAD?

b) Que ferramenta usas para instalar?

c) Que cuidado tens durante a instalação?

a) CAD: - Furo cilíndrico com Ø ligeiramente menor que o diâmetro externo do inserto (consultar datasheet; tipicamente para M4 o furo é Ø 5.5-5.7 mm). - Profundidade = comprimento do inserto + 1 mm (folga para excesso). - Adicionar pequeno chamfre 0.5 mm a 45° na entrada para guiar. - Se o furo é em zona de baixa resistência (parede fina), engrossar localmente (5-6 paredes ou 100% infill).

b) Ferro de soldar com ponta cónica (ou ponta específica para insertos). Temperatura ~250°C (acima da temp de fusão do plástico, abaixo do que carboniza).

c) Cuidados durante: - Perpendicularidade — pressionar a direito; inclinar = inserto fica oblíquo, parafuso depois não entra. - Tempo de aquecimento curto — 3-5 segundos por inserto; demasiado = derrete demais e o inserto afunda. - Não forçar para baixo demais — quando atinge a profundidade certa, parar (o topo do inserto fica rente à superfície ou ligeiramente abaixo). - Esperar arrefecer completamente (1-2 min) antes de roscar o parafuso — apertar enquanto está mole desfaz a fixação.

Parte V · Aplicação

Exercício 8 · Caso real (10 pts)

A máquina A da oficina partiu um manípulo de plástico discontinuado. Tens: - O manípulo partido (peças). - Impressora FDM com filamento PLA, PETG, Nylon disponíveis. - 1 hora para resolver (a máquina está parada à espera).

Descreve o plano.

1. Avaliação rápida (5 min): - Que esforço aguenta o manípulo (apertar/desapertar com mão)? - Que temperatura ambiente? - Forma — sólido ou oco? - Dimensões — medir com paquímetro o original.

2. Decisão de material (1 min): - Manípulo de uso normal, ambiente < 50°C → PETG (resistente, fácil, melhor que PLA para função).

3. Modelagem CAD (15-20 min): - Tinkercad ou Fusion 360. - Reconstruir geometria a partir das medições. - Knurling (textura para grip) na zona de pega. - Furo interior para o eixo da máquina.

4. Slicing (5 min): - Layer: 0,2 mm. - Infill: 40% gyroid (boa resistência). - Walls: 4 (extra para zona de pega). - Cooling: 50%.

5. Imprimir (~30-40 min para manípulo pequeno).

6. Pós-rápido (5 min): - Remover suportes se houver. - Lima fina nas arestas. - Verificar encaixe no eixo da máquina.

7. Montar e testar.

Total: 1h-1h30. Máquina volta a funcionar; encomenda peça original em metal entretanto (mas a oficina não para).

Esta é exactamente a maior promessa do AM em manutenção industrial.