USO DA IMPRESSÃO 3D NO ENSINO-APRENDIZAGEM: REVISÃO SISTEMÁTICA SOBRE OS PRINCIPAIS PROBLEMAS ENCONTRADOS
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Resumen
Esta pesquisa apresenta como objetivo realizar uma Revisão Sistemática (RS) por meio do Protocolo PRISMA 2020, que apresente ao leitor os principais problemas e soluções dos processos de impressão 3D, mais especificamente da impressão por Modelagem por Fusão e Deposição (FDM). A metodologia adotada foi uma RS por meio do Protocolo PRISMA 2020, utilizando como fonte de pesquisas os seguintes bancos de dados: SciELO Brasil, Oasisbr, Google Acadêmico, Scopus e Web of Sciente. Adotou-se como palavras-chaves: Impressão 3D; FDM; Parâmetros da impressão 3D; Problemas e Problemas de Impressão (e suas respectivas versões em inglês). Como resultado encontrou-se 44 pesquisas que atendiam aos critérios de inclusão, desenvolvidos principalmente na China e Brasil. Os problemas encontrados foram categorizados em 11 classes definidas a posteriori, sendo elas: Aderência da primeira camada à mesa de impressão; Efeitos da temperatura no resultado da impressão; Propriedades mecânicas alcançadas no processo de impressão; Adesão entre camadas; Software de impressão 3D; Stringing; Variações geométricas; Umidade no filamento; Acabamento superficial; Necessidade de utilização de suportes para impressão e Impressão multi-material. Destaca-se a importância das contribuições encontradas nesta RS para a otimização do processo de uso de impressoras 3D em ambientes educacionais, possibilitando que docentes desenvolvam objetos impressos com maior qualidade e sem a necessidade de testes desnecessários, diminuindo assim a perda de material e tempo de trabalho, facilitando seu acesso e uso a esta tecnologia.
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Citas
DLAB SOLUÇÕES EM IMPRESSÃO 3D. “Como resolver a umidade no filamento para impressora 3D? Descubra!”. 3DLAB Soluções em impressão 3D [2016]. Disponível em: . Acesso em: 26/09/2023.
ALVAREZ, C. K. L.; LAGOS, C. R. F.; AIZPUN, M. “Influencia del porcentaje de relleno en la resistencia mecánica en impresión 3D, por medio del método de Modelado por Deposición Fundida (FDM)”. Ingeniare. Revista Chilena de Ingeniería, vol. 24, 2016b.
ALVAREZ, C. K. L.; LAGOS, C. R. F.; AIZPUN, M. “Investigating the influence of infill percentage on the mechanical properties of fused deposition modelled ABS parts”. Ingeniería e Investigación, vol. 36, n. 3, 2016a.
AZEVEDO, F. M. Estudo e projeto de melhoria em máquina de impressão 3D (Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação em Engenharia Elétrica). São Carlos: USP, 2013.
BASNIAK, M. I.; LIZIERO, A. R. “A impressora 3D e novas perspectivas para o ensino: Possibilidades permeadas pelo uso de materiais concretos”. Revista Observatório, vol. 3, n. 4, 2017.
BAUMANN, F. W. et al. “Influence of slicing tools on quality of 3D printed parts”. Computer-Aided Design and Applications, vol. 13, n. 1, 2016.
BEZERRA, A. S. et al. “Da iniciação à impressão 3D à confecção de módulos didáticos”. Anais da X Edição da Feira de Ensino, Pesquisa e Extensão. São Francisco do Sul: IFSC, 2022.
BIFFIGNANDI, M. E. “como cuidar bem do filamento 3D – armazenamento, secagem e várias dicas de impressão 3D”. Canal Br Makers [2021]. Disponível em: . Acesso em: 26/09/2023.
BIROSZ, M. T.; SAFRANYIK, F.; ANDÓ, M. “Concurrent shape and build orientation optimization for FDM additive manufacturing using the principal stress lines (PSL)”. Heliyon, vol. 9, 2023.
BOCHNIA, J.; BLASIAK, M.; KOZIOR, T. “A Comparative Study of the Mechanical Properties of FDM 3D Prints Made of PLA and Carbon Fiber-Reinforced PLA for Thin-Walled Applications”. Materials, vol. 14, 2021.
CACHAÇO, A. P. M. Estudo de desvios geométricos em impressão 3D em peças axissimétricas (Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica). Lisboa: FCT, 2019.
CARUSO, R. C.; SILVA, S. C. R. “A otimização de impressão 3D de um dominó para o ensino inclusivo”. Anais do XXVII Seminário de Iniciação Científica e Tecnológica da UTFPR. Santa Helena: UTFPR, 2022.
CARVALHO, L. F. B. Otimização topológica de estruturas com restrições de flambagem Aplicada à manufatura aditiva (Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica). Belo Horizonte: UFMG, 2020.
CARVALHO, M. N. Análise de desempenho de um ciclo de regeneração de sílica gel como desumidificador de filamentos para impressão 3D (Projeto de Conclusão de Curso de Graduação em Engenharia Mecânica). Rio de Janeiro: UFRJ, 2019.
CEA, K. et al. “Avaliação de parâmetros em andaimes de PLA e PCL a serem utilizados em tecidos cartilaginosos”. Revista Mexicana de Engenharia Biomédica, vol. 42, n. 2, 2021.
CHEN, Y. et al. “Optimization design of color mixing nozzle based on multi physical field coupling”. Proceedings of the 2018 10th International Conference on Computer and Automation Engineering. Washington: ICCAE, 2019.
EROFEEV, V. T. et al. “Optimization of the Strength Characteristics of the Cellular Structure in Samples of Thermoplastic Polyester”. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Rússia: SPCECI, 2019.
GÓMEZ-GRAS, G. et al. “Experimental study on the accuracy and surface quality of printed versus machined holes in PEI Ultem 9085 FDM specimens”. Rapid Prototyping Journal, vol. 27, n. 11, 2021.
GONÇALVES, R. A. R. Estudo da impressão 3D de baixo custo de geometrias complexas obtidas a partir de modelos matemáticos (Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica). Porto: UP, 2017.
GUAN, Y. et al. “Development of 3D printing entity slicing software”. China Foundry - Research and Development, vol. 18, n. 6, 2021.
HORNUS, S. et al. “Variable-width contouring for additive manufacturing”. ACM - Transactions on Graphics, vol. 39, n. 4, 2020.
KAMIO, T.; ONDA, T. “Fused Deposition Modeling 3D Printing in Oral and Maxillofacial Surgery: Problems and Solutions”. Cureus, vol. 14, n. 9, 2022.
KHOLIL, A., et al. “Simulation of temperature distribution in 3D printing heated chamber on orientation and temperature variations with ABS material”. Journal of Physics: Conference Series, 2596, 2023.
KILAND, A. “Heat tower (190-240) 5mm steps”. UltiMaker Thingiverse [2017]. Disponível em: . Acesso em: 26/09/2023.
LAFFRANCHI, M. “Calibrando a retração do filamento - Impressão 3D”. 3D Geek Show [2017]. Disponível em: . Acesso em: 26/09/2023.
LAFFRANCHI, M. “Como calibrar a temperatura da sua impressora 3D ENDER 3”. 3D Geek Show [2020a]. Disponível em: . Acesso em: 26/09/2023.
LAFFRANCHI, M. “Como calibrar o fluxo de filamento da sua impressora 3D ENDER 3”. 3D Geek Show [2020b]. Disponível em: . Acesso em: 26/09/2023.
LAFFRANCHI, M. “Como dar acabamento em PLA – Testei uma alternativa”. 3D Geek Show [2021]. Disponível em: . Acesso em: 26/09/2023.
LI, X. et al. “A Combination of Vision- and Sensor-Based Defect Classifications in Extrusion-Based Additive Manufacturing”. Journal of Sensors, vol. 2023, 2023.
LIANGHUA, Z.; XINFENG, Z. “Error Analysis and Experimental Research on 3D Printing”. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Pequim: MTMCE, 2019.
LIMA, J. F. Sistema de melhoria da adesão entre camadas na impressão tridimensional de termoplásticos (Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica). Porto: UP, 2017.
LIMA, L. F.; MARQUES, V. A. S.; SHIMANO, M. M. “Influência da temperatura ambiente no comportamento mecânico do PLA utilizado em manufatura aditiva”. Revista Matéria, vol. 27, n. 4, 2022.
LOAIZA, M. J. C. et al. “Influência da posição de impressão e da densidade de enchimento nas propriedades mecânicas das sondas fabricadas em ABS”. Revista Ingenierías Universidad de Medellín, vol. 19, n. 37, 2021.
MARCONDES, R.; SILVA, S. L. R. “Jean Piaget no ensino superior? O uso das atividades operatórias piagetianas nos últimos 50 anos”. Revista Brasileira de Estudos Pedagógicos, vol. 103, n. 263, 2022.
MARWAH, O. M. F. et al. “Investigation For Shrinkage Deformation In The Desktop 3D Printer Process By Using DOE Approach Of The ABS Materials”. Journal of Physics: Conference Series, n. 1150, 2019.
MENG, F.; CUI, H.; WANG, M. “Mechanical Properties and Forming Quality of PLA Based on Computer 3D Printing Parameters”. Journal of Physics: Conference Series, n. 2566, 2023.
MICINSKI, P.; BRYLA, J.; MARTOWICZ, A. “Multi-axis Fused Deposition Modeling using parallel manipulator integrated with a Cartesian 3D printer”. International Journal of Multiphysics, vol. 15, n. 3, 2021.
NASCIMENTO, Y. N. et al. “Considerações sobre o uso das tecnologias digitais na educação básica”. In: FINELLI, L. A. C.; RUAS, A. M. G. (orgs.). Experiências de educação em tempos de educação híbrida. Guarujá: Editora Científica Digital, 2022.
NAZAN, M. A. et al. “An exploration of polymer adhesion on 3D printer bed”. Anais do IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. Malásia: University of Malaya, 2017.
OSKOLKOV, A.; BEZUKLADNIKOC, I.; TRUSHNIKOV, D. “Indirect Temperature Measurement in High Frequency Heating Systems”. Sensors, 21, 2561, 2021.
PAGE, M. J. et al. “The PRISMA 2020 statement: an updated guideline for reportingn systematic reviews”. The BJM, vol. 372, n. 71, 2021.
PARRADO-AGUDELO, J. Z.; NARVÁEZ-TOVAR, C. “Caracterización mecánica de piezas de ácido poliláctico, policaprolactona y Lay-Fomm 40 fabricadas por modelado de deposición fundida, en función de los parámetros de impresión”. ITECKNE, vol. 16, n. 2, 2019.
PIRES, M. I. F.; VINHOLI JUNIOR, A. J. “Impressão 3D e pesquisas em ciências da natureza: um olhar sobre a produção científica na área”. Revista Brasileira de Ensino de Ciências e Matemática, vol. 5, n. 1, 2022.
POPA, A. et al. “Evaluation of the Mechanical Properties of the Samples Made by FDM 3D Printing”. Materiale Plastice, vol. 56, n. 3, 2019.
PRADO, A. N.; MATTOS, É. C. A.; RODRIGUES, F. S. “Manufatura Aditiva: Conceitos, aplicações e impactos na gestão”. Anais do III Encontro Internacional de Gestão Desenvolvimento e Inovação. Naviraí: UFMS, 2019.
RECH, F. et al. “Formulação e caracterização de potenciais filamentos compósitos de PLA e talos de tabaco para aplicação em manufatura aditiva”. Revista Matéria, vol. 26, n. 2, 2021.
RIBEIRO, J. A. Movimento Maker e a educação no ensino de ciências: Desenvolvimento de um curso para professores na criação de materiais didáticos open source com o uso de impressão 3D (Dissertação de Mestrado em Educação e Docência). Belo Horizonte: UFMG, 2023.
SANTANA, L. Avaliação de uma impressora 3D baseada em projeto de código aberto na fabricação de peças em PLA (Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica). Florianópolis: UFSC, 2015.
SANTANA, L. et al. “Estudo comparativo entre PETG e PLA para Impressão 3D através de caracterização térmica, química e mecânica”. Revista Matéria, vol. 23, n. 4, 2018.
SILVA, A. R. F. Fabricação aditiva no design de moda (Dissertação de Mestrado em Design de Moda). Covilhã: Universidade Beira Interior, 2020a.
SILVA, P. A. P. Parametrização reológica do comportamento de blendas autorreparáveis durante o processo de impressão 3D (Dissertação de Mestrado em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas). Belo Horizonte: UFMG, 2020b.
SILVA, P. C. et al. “Impressão 3D: Um guia prático”. Brazilian Journal of Development, vol. 6, n. 11, 2020.
SOUZA, A. M.; AMARO, A. M.; PIEDADE, A. P. “3D Printing of Polymeric Bioresorbable Stents: A Strategy to Improve Both Cellular Compatibility and Mechanical Properties”. Polymers, vol. 14, 2022.
SPAGGIARI, A.; FAVALI, F. “Evaluation of polymeric 3D printed adhesively bonded joints: effect of joint morphology and mechanical interlocking”. Rapid Prototyping Journal, vol. 28, n. 8, 2022.
TAMIR, T, S. et al. “A feedback-based print quality improving strategy for FDM 3D printing: an optimal design approach”. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 120, 2022.
TARSSO, G. S. J.; FERREIRA, A. A. “Impressão 3D como Recurso para o desenvolvimento de Material Didático: Associando a Cultura Maker à Resolução de Problemas”. RENOTE, vol. 18, n. 1, 2020.
TIAN, C. et al. “Multi-Material 3D-Printing Nozzle Design Based on the Theory of Inventive Problem Solving and Knowledge Graph”. Designs, vol. 103, 2023.
TIGNIBIDIN, A. V.; TAKAYUK. “Additive technologies for prototyping. Control of geometrical characteristics of abs plastic details for determining the original print sizes”. Journal of Physics, vol. 1210, 2019.
TULCAN, A.; VASILESCU, M. D.; TULCAN, L. “Comparative Study of the Influence of Bio-Resin Color on the Dimension, Flatness and Straightness of the Part in the 3D Printing Process”. Polymers, vol. 13, n. 1412, 2021.
VERMA, N. et al. “Fused Deposition Modeling of Polyolefins: Challenges and Opportunities”. Macromolecular Materials and Engineering, vol. 308, 2023.
VIEIRA, E. F. T.; MIRANDA, P. H. C. Modelagem e impressão 3D de ferramentas didáticas para o curso de agronomia (Trabalho de Conclusão de Curso em Agronomia). Belém: UFRA, 2021.
VOLPATO, N.; CARVALHO, J. “Introdução à manufatura aditiva ou impressão 3D”. In: MUNHOZ, A. L. J. et al. (orgs.). Manufatura Aditiva: Tecnologias e aplicações da impressão 3D. São Paulo: Editora Blucher, 2017.
WANG, Z.; LIU, Y.; ZHANG, S. “Preparation Method of High Resilience Nonslip Basketball Sole Composite Material”. Journal of Nanomaterials, vol. 22, 2022.
WIELEWSKI, G. D. Aspectos do pensamento matemático na resolução de problemas: uma apresentação contextualizada da obra de Krutetskii (Tese de Doutorado em Educação Matemática). São Paulo: PUC, 2005.
WONG, K. V.; HERNANDEZ, A. “A Review of Additive Manufacturing”. International Scholarly Research Notices, vol. 2012, 2012.
YU, N. et al. “Effects of auxiliary heat on warpage and mechanical properties in carbon fiber/ABS composite manufactured by fused deposition modeling”. Materials and Design, vol. 195, 2020.
ZHANG, S. “Degradation Classification of 3D Printing Thermoplastics Using Fourier Transform Infrared Spectroscopy and Artificial Neural Networks”. Applied Sciences, vol. 8, 2018.
ZHANG, S. “Numerical evaluation of ABS parts fabricated by fused deposition modeling and vapor smoothing”. Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal, vol. 2, n. 6, 2017.
ZHANG, Y.; MOON, S. K. “The Effect of Annealing on Additive Manufactured ULTEM™ 9085 Mechanical Properties”. Materials, vol. 14, 2021.
ZHU, Y. et al. “Study on Effects of FDM 3D Printing Parameters on Mechanical Properties of Polylactic Acid”. Anais do IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 688. Pequim: ICTETS, 2019.