Come scegliere una stampante 3D

Le stampanti 3D sono macchine di produzione additiva, cioè realizzano un oggetto tramite deposizione, solidificazione o agglomerazione strato su strato di materiale in filamenti, liquido o in polvere. Oltre a ridurre i tempi di produzione rispetto ai processi di fabbricazione tradizionali, come la lavorazione meccanica, la stampa 3D garantisce alta precisione nella realizzazione di forme complesse. A differenza dello stampaggio, in cui è necessario prima di tutto creare uno stampo, queste macchine operano direttamente a partire da un modello digitale che viene realizzato strato su strato.

I vantaggi della stampa 3D

Grazie alla stampa 3D è possibile lavorare direttamente a partire da un file CAD (ad esempio il file 3D di uno studio di ingegneria) e, al contempo, minimizzare la quantità di materiale necessario per fabbricare il pezzo. Le macchine utensili tradizionali, al contrario, generano molti residui che, a operazione terminata, è necessario riciclare. Inoltre, le stampanti 3D non richiedono alcun tipo di lubrificazione e, di conseguenza, hanno un impatto ecologico decisamente minore.

Un altro vantaggio della stampa 3D è quello di poter creare pezzi molto complessi in termini di forma che sarebbero difficili da realizzare con i processi tradizionali (lavorazione meccanica, forgiatura o stampaggio tradizionale). Inoltre, grazie al progresso tecnologico, le stampanti 3D consentono di realizzare pezzi sempre più grandi.

Inizialmente destinata alla prototipazione, oggi la stampa 3D, essendo in grado di realizzare pezzi leggermente diversi tra loro, rende possibile la personalizzazione di massa nonché la fabbricazione in piccole serie a prezzi competitivi. Grazie alla stampa 3D ad alta velocità, inoltre, i tempi di produzione si stanno progressivamente accorciando e ciò, a sua volta, consente di produrre delle serie medie e grandi a breve e medio termine.

L’aspetto esteriore dei pezzi stampati è uno dei rari problemi della stampa 3D. I pezzi che, sul prodotto finito, saranno visibili dovranno essere lisciati meccanicamente. La finitura dei pezzi interni, invece, ad esempio degli ingranaggi, non dovrà necessariamente essere perfetta. Questi pezzi, quindi, potranno essere usati senza che sia necessario procedere a lavori di rifinitura.

Materiali stampa 3D a filamento (FDM): PLA, ABS e PETG

Tra le numerose tecnologie per la stampa 3D, quella basata sulla fusione di un filamento di materiale termoplastico (PLA, ABS e PETG) sta assumendo volumi di mercato significativi.

PLA, ABS e PETG : Quali sono le differenze tra queste tipologie di materiali impiegati nel settore della stampa 3D?

PLA

Il filamento PLA o Acido Polilattico – Polilattato per stampanti 3D è un materiale biodegradabile, più pratico, adatto per chi si avvicina per la prima volta al settore della stampa 3D.

Il PLA non rilascia odori sgradevoli, ed è quindi ideale per l’uso domestico, è un materiale prodotto tramite polimerizzazione dell’acido lattico, proveniente dalla fermentazione di zuccheri ricavati da vegetali.

A differenza di altri materiali, il PLA è semplice da usare, offre una gran aderenza ed è indicato particolarmente per stampe di lunga durata. Solidificando rapidamente, il PLA offre una maggior qualità di stampa, senza sacrificare la velocità.

La deformazione del filamento PLA, a seguito di tensione termica, è minima: offre un’eccellente aderenza anche senza piano riscaldato, il che consente di ridurre il warping.

Il filamento PLA fonde a partire da 175°C; tra i suoi vantaggi si annoverano i seguenti: poca dilatazione termica, materiale biodegradabile, inodore e vasta gamma di colori.

Questo tipo di materiale per la stampa 3D è consigliato per la stampa quotidiana, anche se c’è da notare che è fragile in caso di caduta, è sensibile all’umidità e all’invecchiamento ed è di difficile lavorazione per la rifinitura post stampa.

ABS

Come il PLA, anche il filamento ABS o Acrilonitrile Butadiene Stirene è un polimero termoplastico, ovvero un polimero formato da catene per lo più lineari, non legate le une alle altre, quindi non reticolate.

Molto diffuso grazie alla sua leggerezza e rigidità, l’ABS può essere sia estruso che stampato ad iniezione e possiede buone proprietà meccaniche, che devono garantire una certa rigidità e durabilità.

Oltre ad essere robusto, il filamento di ABS non si ammorbidisce fino a circa 89 °C, resiste meglio agli agenti atmosferici, è facile da rifinire e lavorare dopo la stampa.

Tuttavia, richiede una temperatura di stampa elevata, ha un elevato “ritiro” durante il raffreddamento ed emette odori e fumi durante la stampa.

PETG

Filamento particolarmente versatile, quello di PETG è una variante del polietilene tereftalato, un copolimero della famiglia dei poliesteri.

Molto robusto, il PETG è meno duro dell’ABS, può essere graffiato con facilità, è resistente alla azione di agenti chimici, acidi e alcali.

Essendo semitrasparente, è particolarmente adatto per la stampa di modelli che debbono risultare traslucidi e, durante la stampa, non viene sostanzialmente prodotto alcun odore.

La modellazione a deposizione fusa è la forma di stampa 3D più diffusa tra i consumatori. L’FDM funziona con l’estrusione di termoplastiche come l’ABS e il PLA mediante un ugello riscaldato che fonde il materiale e deposita la plastica, strato dopo strato, su una piattaforma di stampa. Gli strati vengono depositati uno alla volta, fino a completamento della parte.

Stampa 3D stereolitografica a resina (SLA)

La stereolitografia, inventata negli anni ’80, è stata la prima tecnologia di stampa 3D al mondo ed è tuttora una delle tecnologie più diffuse a livello professionale. La stereolitografia utilizza un laser per polimerizzare la resina liquida trasformandola in plastica indurita; questo processo viene chiamato fotopolimerizzazione.

Le stampanti 3D SLA sono diventate molto popolari grazie alla loro capacità di realizzare parti e prototipi ad alta precisione, isotropici e impermeabili in una vasta gamma di materiali speciali con dettagli raffinati e una finitura superficiale liscia. La stereolitografia è un’ottima scelta per prototipi ricchi di dettagli che richiedono tolleranze strette e superfici lisce, quali stampi, modelli e parti funzionali.

Le resine per la stereolitografia hanno il vantaggio di possedere una vasta gamma di formulazioni: i materiali possono essere morbidi o duri, rinforzati con materiali quali vetro o ceramica o dotati di proprietà meccaniche quali elevata temperatura di distorsione termica o resistenza all’impatto.

Stampa 3D a filamento (FDM) e a resina (SLA) a confronto

Le stampanti 3D FDM formano strati depositando linee di plastica fusa. Con questo processo, la risoluzione della parte viene definita dalla dimensione dell’ugello di estrusione e si creano dei vuoti fra le linee arrotondate quando queste sono depositate. Come risultato gli strati potrebbero non aderire completamente l’uno all’altro.

Nelle stampanti 3D SLA, la resina liquida è polimerizzata da un laser ad alta precisione che forma gli strati, il quale è in grado di ottenere dettagli molto più raffinati ed è molto più affidabile nell’ottenere risultati di alta qualità in modo continuativo

Entrambi i flussi di lavoro della stampa FDM e SLA si suddividono in tre stadi: progettazione, stampa 3D e post-elaborazione

Si utilizza un software CAD per progettare un modello ed esportalo poi in un file 3D stampabile (formato STL o OBJ). Le stampanti 3D hanno bisogno di un software per specificare le impostazioni di stampa e suddividere il modello digitale in strati ai fini della stampa. Le stampanti 3D FDM e SLA a basso costo spesso richiedono molte ore di ottimizzazione e sperimentazione per individuare le impostazioni di stampa corrette. Quando il processo di stampa è avviato, la maggior parte delle stampanti 3D possono lavorare senza supervisione, anche tutta la notte, fino a stampa terminata. Il passaggio finale del flusso di lavoro è la post-elaborazione. N.B.: Le parti stampate in resina hanno bisogno di essere lavate in alcool isopropilico per rimuovere eventuali tracce di resina non polimerizzata dalla superficie. Dopo aver lavato e asciugato le parti, alcuni materiali per stereolitografia necessitano di polimerizzazione post-stampa, un procedimento che aiuta le parti a raggiungere la maggiore durezza e stabilità possibili, che si può effettuare con una lampada UV detta anche lampada di polimerizzazione.