Peças de PLA sem cola: pesquisadores testam encaixes inspirados na marcenaria japonesa
Pesquisadores testaram três tipos de encaixe para avaliar a resistência de peças impressas em PLA. A conclusão: o formato e o tamanho da conexão fazem toda a diferença.
E se fosse possível montar peças impressas em 3D sem precisar de cola, parafusos ou outros fixadores? Pesquisadores na Irlanda se inspiraram na marcenaria tradicional japonesa para investigar como componentes plásticos com encaixes podem tornar isso realidade. E tem mais: alguns fatiadores já fazem esse trabalho automaticamente.
Inspiração na marcenaria
Um estudo recém-publicado na revista Results in Engineering traz o trabalho de pesquisadores da University of Galway e da Atlantic Technological University. Eles analisaram três tipos de encaixe para peças de PLA impressas em 3D, todos inspirados na marcenaria japonesa: rabo de andorinha, em C e em T.
Com uma Prusa MK4 e filamento PLA, a equipe produziu 135 conjuntos de teste, variando as dimensões, os ângulos e o número de elementos de encaixe. Os corpos de prova foram impressos com altura de camada de 0,2 mm e 100% de preenchimento. Em seguida, passaram por ensaios de tração para medir quanto esforço conseguiam suportar.
O encaixe em C se destacou como o mais resistente entre as configurações testadas. Uma versão com pescoço de 5 mm de espessura atingiu resistência à tração de 7 MPa, superando os modelos em T e em rabo de andorinha.
Curiosamente, maior nem sempre significou melhor. Aumentar a espessura do pescoço do encaixe em C para 7 mm, na verdade, reduziu a resistência à tração. Adicionar mais elementos de encaixe também trouxe resultados mistos: alguns designs ficaram mais fortes, outros mais fracos.
O encaixe em C com pescoço de 5 mm foi o mais resistente, com resistência à tração de 7 MPa. Ainda assim, isso representa apenas 15,8% da resistência de um corpo de prova de PLA contínuo, sem emendas..
Mas há um porém importante. Mesmo o encaixe mais resistente alcançou apenas cerca de 16% da resistência à tração de um corpo de prova de PLA contínuo e sem emendas, que chegou a 44,4 MPa.
Para os entusiastas da impressão 3D, a pesquisa traz insights úteis para projetar objetos modulares, componentes substituíveis e montagens que dispensam peças de fixação extras. Mas atenção: para criar encaixes em C, você vai precisar de um software CAD. A maioria das ferramentas automáticas ainda não oferece esse formato.
Seu fatiador já faz rabo de andorinha
Quem quiser experimentar com encaixes já encontra algumas das ferramentas necessárias nos softwares de impressão 3D mais populares. PrusaSlicer, OrcaSlicer e Bambu Studio contam com um modo de corte em rabo de andorinha. Ao dividir um modelo em partes imprimíveis, ele gera automaticamente as conexões correspondentes. Usuários do Cura podem acessar uma função parecida por meio de plugins de terceiros.
Já as ferramentas automáticas de divisão de modelos, cada vez mais populares, como Meshy, Tripo e ModelSplitter, oferecem conexões bem mais simples, com pinos ou cavilhas, que exigem cola.
Os encaixes em C e em T analisados no estudo são outra história. Essas geometrias ainda não são opções padrão nos softwares populares de divisão de modelos. Ou seja, os hobbistas precisariam modelá-las manualmente em um software CAD. No futuro, a pesquisa pode ajudar desenvolvedores a criar ferramentas mais sofisticadas de geração de encaixes. Assim, os usuários poderiam escolher as conexões não só pela facilidade de montagem, mas também pela resistência mecânica.
Claro, a marcenaria de inspiração japonesa não vai aposentar todos os parafusos dos seus projetos impressos tão cedo. Mesmo assim, o estudo traz lições de design interessantes para quem quer criar peças que se encaixam com precisão.
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