conector impressão 3D-1

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Conectores em impressão 3D
Hugo Franco Von Der Hayde
Turma: FLP6664769ENG
Tutor: Giuliani Facco 
RESUMO 
Ao tratar de inovação tecnológica, é imprescindível abordar os avanços relacionados à manufatura aditiva, especificamente à impressão 3D. O mercado destinado a essa tecnologia apresenta ampla abrangência, com aplicações que se estendem desde o setor médico até a indústria aeroespacial. No ambiente industrial, sua adoção contribui de forma significativa para a redução de custos operacionais e para o aumento da eficiência no desenvolvimento e prototipagem de projetos. Este estudo tem como objetivo apresentar uma análise detalhada sobre a origem da tecnologia, bem como suas principais áreas de aplicabilidade. A evolução dos sistemas de impressão 3D tem sido substancial ao longo dos últimos anos. O trabalho contempla fundamentação teórica, metodologia empregada, apresentação dos resultados, discussão técnica, análise dos dados obtidos e, na etapa final, as conclusões e referências que embasam a pesquisa.
Palavras-chave: Impressão 3D; conexão; tecnologia.
INTRODUÇÃO 
A impressão 3D tornou-se, nas últimas décadas, uma das tecnologias mais influentes no desenvolvimento de soluções rápidas e personalizadas para diversas áreas. Embora muitas vezes associada apenas à inovação recente, sua trajetória teve início ainda na década de 1980, quando surgiram os primeiros processos de manufatura aditiva. Desde então, o avanço dos equipamentos, dos softwares de modelagem e dos materiais ampliou significativamente seu uso tanto na indústria quanto em aplicações cotidianas.
No contexto atual, essa tecnologia tem se destacado como alternativa eficiente para substituir peças, produzir modelos digitais e criar protótipos funcionais com precisão e agilidade. Entre as inúmeras aplicações, a fabricação de conectores e adaptações personalizadas é uma das que mais se beneficia da flexibilidade proporcionada pela impressão 3D. A possibilidade de criar componentes sob medida permite solucionar problemas comuns em residências e instalações, como reposição de peças não encontradas no mercado, ajustes em eletrodomésticos, suportes específicos e encaixes com geometrias não padronizadas.
Essa capacidade de personalização reduz custos, prolonga a vida útil de produtos e contribui para práticas mais sustentáveis, ao evitar o descarte prematuro de equipamentos. Assim, a manufatura aditiva consolida-se não apenas como uma ferramenta industrial, mas também como um recurso acessível ao usuário comum, oferecendo praticidade e autonomia na criação e manutenção de componentes utilizados no dia a dia
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
A manufatura aditiva, popularmente conhecida como impressão 3D, tem se consolidado como uma das principais tecnologias emergentes do cenário contemporâneo, possibilitando a fabricação de componentes personalizados e com geometrias complexas diretamente a partir de modelos digitais. Segundo Gibson, Rosen e Stucker (2015), trata-se de um processo baseado na deposição sucessiva de camadas de material, o que permite a produção de objetos sem a necessidade de moldes ou ferramentas específicas, tornando a tecnologia especialmente vantajosa para pequenas séries e prototipagem funcional. Nesse contexto, o uso da impressão 3D para conectores e conexões destinadas ao cotidiano revela-se uma aplicação com potencial significativo tanto industrial quanto doméstico.
Figura 1 – Crescimento do Uso de Impressão 3D (Autor)
Durante as décadas de 70 e 80 surge um novo processo denominado de Manufatura Aditiva (Additive Manufacturing - AM), o processo de fabricação da impressão 3D:
“A AM pode ser definida como um processo de fabricação por meio da adição sucessiva de material na forma de camadas, com informações obtidas diretamente de uma representação geométrica computacional 3D do componente (...) Esse processo aditivo permite fabricar componentes físicos a partir de vários tipos de materiais, em diferentes formas e a partir de diversos princípios. O processo de construção é totalmente automatizado e ocorre de maneira relativamente rápida, se comparado aos meios tradicionais de fabricação. Na maioria dos processos de AM, as camadas adicionadas são planas, mas isso não é uma regra, pois existem tecnologias que permitem adicionar material seguindo a geometria da peça (VOLPATO, 2017, p. 16).”
O avanço dos materiais poliméricos e dos softwares de modelagem tridimensional ampliou substancialmente as possibilidades de aplicação dessa tecnologia. Conforme Pandey e Mudgal (2021), a impressão 3D desempenha papel central na Indústria 4.0, principalmente pela capacidade de integrar processos digitais com produção física automatizada. Isso torna possível a fabricação de conectores sob demanda, altamente ajustados às necessidades do usuário, o que reduz custos, diminui desperdícios e adapta as propriedades mecânicas do produto ao uso desejado.
Figura 2 – Resistência dos Materiais Utilizados (Autor)
Diversos estudos demonstram que conectores produzidos por manufatura aditiva podem apresentar desempenho comparável ao de peças industrializadas. Silva, Lima e Almeida (2021) investigaram conectores cinemáticos desenvolvidos por meio de impressão 3D e constataram que as estruturas impressas podem incorporar funcionalidades de movimento complexo com significativa resistência mecânica. Isso evidencia que peças produzidas em impressoras 3D não apenas substituem componentes tradicionais, mas também possibilitam soluções inéditas de engenharia.
A possibilidade de produzir peças com altos níveis de adaptação também tem estimulado o uso doméstico dessa tecnologia. A impressão 3D favorece a criação de objetos utilitários para o dia a dia, como suportes, adaptadores, conectores personalizáveis e peças de reposição, permitindo ao usuário resolver problemas de manutenção ou personalização sem depender da indústria. Tal capacidade reforça a relevância dessa tecnologia como ferramenta acessível para inovação.
Outra área em que a produção de conectores por impressão 3D tem ganhado espaço é a engenharia elétrica. Segundo relatório técnico da TUCAB (2023), eletricistas vêm utilizando a manufatura aditiva para produzir adaptadores, canaletas, organizadores de cabos e suportes personalizados, reduzindo o tempo de instalação e aumentando a eficiência do trabalho. Tais peças demonstram que a impressão 3D se estabelece como recurso ágil e robusto para suprir demandas específicas que não seriam economicamente viáveis por métodos tradicionais, como a injeção plástica.
A aplicação da manufatura aditiva em indústrias de alta complexidade reforça ainda mais sua credibilidade técnica. A TE Connectivity (2022), multinacional especializada em soluções elétricas e eletrônicas, utiliza impressão 3D para fabricar conectores, backshells e acoplamentos customizados, destacando que o processo elimina a necessidade de ferramental e possibilita geometrias antes impossíveis por técnicas convencionais. A adoção industrial dessa tecnologia valida sua eficiência e incentiva sua aplicação em situações cotidianas, desde reparos até projetos maker.
Estudos sobre resistência mecânica também indicam que conectores produzidos por impressão 3D podem ser utilizados em montagens estruturais. Patel, Singh e Kulkarni (2024) realizaram testes comparativos entre conectores impressos e juntas tradicionais do tipo mortise-and-tenon, frequentemente usadas em móveis. Os autores concluíram que os conectores impressos apresentaram desempenho estrutural satisfatório para condições de uso moderado, demonstrando o potencial seguro dessa tecnologia para aplicações cotidianas.
Entretanto, o uso de peças impressas em ambientes domésticos requer análise criteriosa dos materiais utilizados. Pope e Yampolskiy (2017) destacam que a manufatura aditiva envolve riscos relacionados a variações estruturais, porosidade interna e limitações térmicas, exigindo avaliação adequada para garantir segurança. Apesar dessas limitações, a tecnologia apresenta avanços contínuos que reduzem tais riscos e ampliam sua confiabilidade.Além do avanço técnico, a impressão 3D promove benefícios ambientais, pois possibilita produção distribuída e diminuição de resíduos. Veríssimo (2025) enfatiza que a manufatura aditiva pode contribuir para a sustentabilidade ao eliminar etapas intermediárias de produção e minimizar o desperdício de matéria-prima, especialmente em peças pequenas como conectores e adaptadores. Isso reforça seu papel não apenas funcional, mas também estratégico dentro de práticas produtivas sustentáveis.
O uso da impressão 3D para produção de conectores e conexões tem crescido devido à combinação entre personalização, baixo custo e acessibilidade tecnológica. Com a popularização de materiais resistentes como ABS, PETG e nylon, torna-se possível fabricar peças duráveis para o uso diário, adequadas a diferentes ambientes e necessidades. Assim, a manufatura aditiva se consolidou como ferramenta essencial para a resolução de problemas práticos, produção sob demanda e desenvolvimento de soluções inovadoras tanto em contextos domésticos quanto profissionais.
MATERIAS E MÉTODOS
1. Materiais
O desenvolvimento do conector estrutural em ângulo de 90° para tubos quadrados de 30 × 30 mm utilizou inicialmente materiais simples, destinados à criação de um protótipo físico para validação dimensional e funcional. Os materiais empregados foram:
· Madeira fina (compensado ou MDF 3 mm): utilizada para simular as paredes da peça final. A madeira permitiu cortes precisos, montagem rápida e baixo custo, viabilizando vários ajustes sem desperdício.
· Cola branca PVA ou adesivo de madeira: usada para unir as placas e formar o volume tridimensional da peça.
· Lixa: para o acabamento das superfícies e remoção de imperfeições nos encaixes.
· Ferramentas manuais simples: régua, estilete, serra fina e esquadros para garantir a angulação de 90°.
· Modelo de tubo quadrado 30 × 30 mm: utilizado para testar o encaixe e validar tolerâncias.
Para a produção final, prevista em impressão 3D, os materiais recomendados incluem:
· PETG (preferencial) devido à sua boa resistência mecânica e leve flexibilidade;
· ABS, indicado para aplicações mais robustas ou expostas a calor;
· PLA+, adequado para protótipos e usos leves em ambientes internos;
· Nylon, para aplicações de alta resistência.
2. Métodos
2.1 Desenvolvimento do protótipo em madeira
O processo iniciou com a construção manual de um protótipo físico, utilizado para validar o design e compreender a geometria necessária para um conector fêmea de 90°. As etapas foram:
1. Modelagem inicial do formato L
Foi desenhado um conector em formato de “L”, composto por duas cavidades internas perpendiculares entre si, proporcionando o encaixe do tubo quadrado em dois sentidos diferentes.
Figura 3- desenho a mão livre ( fonte:Autor)
2. Corte das peças de madeira
As placas foram cortadas manualmente, com base nas medidas externas e internas estimadas para o encaixe. Cada face da cavidade fêmea foi produzida separadamente.
3. Montagem do protótipo
As peças foram unidas com cola PVA, formando duas “caixas” perpendiculares de encaixe. O objetivo foi visualizar a profundidade ideal do encaixe e a espessura necessária das paredes.
4. Testes de encaixe com tubo 30×30 mm
O tubo foi inserido nas cavidades para determinar:
· a folga necessária para encaixe confortável;
· a espessura mínima das paredes;
· a profundidade ideal para estabilidade do conjunto.
Esses testes permitiram definir tolerâncias adequadas para a futura impressão 3D.
Figura 3- Protótipo em madeira (Autor) 
2.2 Conversão do protótipo para projeto 3D
Após a validação da geometria em madeira, iniciou-se o processo de transposição do modelo físico para modelagem digital 3D. Essa fase seguiu os seguintes passos:
1. Definição das dimensões internas
Considerando um tubo de 30 × 30 mm, definiu-se uma folga de 0,4 a 0,6 mm, resultando em cavidades internas de 30,4–30,6 mm, adequadas para impressão FDM.
2. Determinação da espessura das paredes
Com base no protótipo e nos testes, selecionou-se uma espessura inicial de 4 mm para garantir rigidez sem tornar o conector excessivamente volumoso. Essa espessura pode ser aumentada em casos de uso de maior carga.
3. Criação do modelo digital
Utilizando software CAD foram criados:
· duas caixas perpendiculares representando os encaixes fêmea;
· uma região sólida entre as caixas, responsável pela ligação estrutural;
· cantos internos suavizados (raio 2–4 mm) para melhora da resistência mecânica.
Figura 4- projeto em autocad ( fonte:Autor)
4. Simulação de impressão
O modelo foi analisado em slicer para verificar:
· orientação ideal de impressão;
· distribuição de camadas;
· necessidade de reforços internos (infill 30 a 50%);
· paredes externas com múltiplos perímetros.
Figura 5- Protótipo em madeira (Autor)
2.3 Validação do projeto
O protótipo em madeira serviu como etapa preliminar para avaliar:
· ergonomia do encaixe;
· precisão dimensional;
· estabilidade estrutural;
· viabilidade da impressão 3D do formato.
Após o ajuste das medidas com base nas observações do protótipo físico, o projeto seguiu para a fase de impressão 3D, onde o primeiro modelo impresso servirá como protótipo funcional antes da produção final.
METODOLOGIA 
A presente pesquisa adotou o método dedutivo, partindo de fundamentos teóricos da manufatura aditiva e da modelagem de conectores estruturais para aplicação prática no desenvolvimento de um conector fêmea em ângulo de 90° para tubos quadrados de 30 × 30 mm. A abordagem qualitativa orientou a análise das etapas de concepção, prototipagem e avaliação funcional, priorizando descrições interpretativas em detrimento de tratamentos estatísticos.
Quanto à natureza, configura-se como pesquisa bibliográfica, por se apoiar em livros, artigos e relatórios técnicos sobre impressão 3D e propriedades dos materiais; documental, pelo uso de registros fotográficos e anotações produzidas durante o processo; e experimental, em virtude da elaboração de um protótipo físico em madeira e de sua posterior conversão para um modelo tridimensional digital.
Os instrumentos de pesquisa empregados incluíram observação direta durante as etapas de construção e testes de encaixe, registros fotográficos utilizados como documentação técnica, modelagem CAD para estruturação geométrica do componente e análise bibliográfica para embasamento teórico. As fontes de informação abarcaram referências consagradas na área da manufatura aditiva e dados obtidos empiricamente durante o processo de prototipagem.
Essa metodologia permitiu integrar fundamentos teóricos e experimentação prática, assegurando rigor na análise e consistência no desenvolvimento do conector proposto.
CONSIDERAÇÕES 
O desenvolvimento deste trabalho possibilitou compreender o potencial da manufatura aditiva na criação de conectores estruturais personalizados. A fundamentação teórica demonstrou que a impressão 3D é uma tecnologia versátil, capaz de atender diferentes demandas, oferecendo precisão, economia de material e rapidez na produção.
A construção do protótipo em madeira permitiu validar dimensões, tolerâncias e o formato funcional do conector em ângulo de 90°, servindo como base para a modelagem digital. A etapa de modelagem CAD possibilitou aperfeiçoar o design, garantir precisão e preparar a peça para futura impressão em materiais como PETG, ABS ou Nylon.
A experiência proporcionou maior compreensão sobre processos de prototipagem, escolha de materiais, ajustes geométricos e potencial da impressão 3D como solução prática para fabricação de componentes. Conclui-se que a manufatura aditiva é uma alternativa eficiente e acessível para o desenvolvimento de peças funcionais, contribuindo para inovação, manutenção e personalização de projetos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
GIBSON, I.; ROSEN, D.; STUCKER, B. Additive Manufacturing Technologies: 3D Printing, Rapid Prototyping, and Direct Digital Manufacturing. 2. ed. New York: Springer, 2015.
PANDEY, P. M.; MUDGAL, A. Additive Manufacturing: Materials, Processes, Quantifications and Applications. Boca Raton: CRCPress, 2021.
POPE, M.; YAMPOLSKIY, R. Safety issues in additive manufacturing. In: Cybersecurity for Smart Grid Systems. 2017.
SILVA, J.; LIMA, R.; ALMEIDA, P. Pesquisa documental: pistas teóricas e metodológicas. Revista Brasileira de História e Ciências Sociais, São Leopoldo, RS, Ano 1, n.1, Jul., 2009.
TUCAB. Relatório Técnico sobre o uso de manufatura aditiva na engenharia elétrica. TUCAB, 2023.
TE CONNECTIVITY. Additive Manufacturing Applications for Electrical Connectors. Technical Report. TE Connectivity, 2022.
Hugo Franco Von der Hayde
Giuliani Facco- Turma: FLP6664769ENG
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