STAMPA 3D IAPS
Tecnologie di stampa disponibili
Le tre tecnologie di produzione additiva, o stampa 3D, attualmente più in uso sono:
- modellazione a deposizione fusa, in inglese "fused deposition modeling" (FDM);
- stereolitografia (SLA);
- sinterizzazione laser selettiva (SLS).
Il laboratorio di stampa 3D IAPS dispone delle prime due tecnologie (FDM e SLA), di cui vengono di seguito elencati le principali caratteristiche.
Modellazione a deposizione fusa (FDM)
La modellazione a deposizione fusa è la forma di stampa 3D più diffusa. Le stampanti 3D FDM creano le parti fondendo ed estrudendo il filamento termoplastico, che un ugello di stampa deposita strato per strato nell'area di stampa. Può essere utilizzata con una vasta gamma di termoplastiche standard, ad esempio ABS, PLA e le loro varie miscele ed è adatta per la prototipazione veloce e a basso costo di parti semplici.
Vantaggi:
- Processo di stampa semplice e economico, manutenzione minima
- I pezzi non necessitano di trattamenti aggiuntivi o rilavorazioni post-stampa
- Ampia scelta di materiali stampabili, filamenti standard e intercambiabili
Svantaggi:
- Il pattern di deposizione del filo è ben visibile sulla superficie del pezzo finito
- La resistenza del pezzo finito non è pari a quella del materiale di partenza e non è isotropa
- La risoluzione è limitata dal diametro dell'ugello e la precisione nella riproduzione dei dettagli è inferiore rispetto alle altre tecnologie
Stampante FDM Creatbot PEEK-300
La Creatbot PEEK-300 è una stampante FDM industriale progettata per stampare con materiali ad alte prestazioni come il PEEK, Ultem, Nylon, nonché tutti i materiali fino al semplice PLA. Dispone di una camera di costruzione riscaldata (fino a 120 °C), e di una funzione chiamata Direct Annealing System (DAS), il che significa che può effettuare la ricottura del materiale durante la stampa usando un getto di aria calda, migliorando le proprietà meccaniche del prodotto finale.
Principali caratteristiche:
- Volume di stampa: 300 x 300 x 400 mm
- 2 estrusori (Ø0.4mm, Ø0.6mm)
- Temperatura estrusore max. 500°C
- Temperatura piatto di stampa max. 200°C
- Temperatura camera riscaldata max. 120°C
Materiali attualmente in disponibili in IAPS:
- PLA: basso costo, basse temperature, adatto per prototipi
- Nylon: prestazioni intermedie
- PEEK: alte prestazioni, adatto per alte temperature
Stereolitografia (SLA)
La stereolitografia utilizza un laser per polimerizzare la resina liquida rendendola plastica dura: questo processo viene chiamato fotopolimerizzazione. Le parti stampate in stereolitografia presentano un'ottima risoluzione e precisione, dettagli più accurati e finiture superficiali più lisce rispetto a tutte le altre tecnologie di stampa 3D. I produttori di materiali hanno creato diverse formulazioni di resina per la stereolitografia, con una vasta gamma di proprietà ottiche e meccaniche.
Vantaggi:
- Alta precisione nel riprodurre dettagli anche in pezzi piccoli
- La superficie finale è molto liscia e regolare
- È possibile ottenere materiali con varie proprietà
Svantaggi:
- Maggiore costo dei materiali rispetto all'FDM
- Le resina è un composto chimico spesso irritante, è appiccicosa e tende a sporcare se non si presta attenzione
- Il pezzo necessita di ulteriori passaggi post stampa (lavaggio con alcol, completamento della polimerizzazione in forno UV)
- Strutture di supporto sono sempre necessarie, vanno rimosse a mano e possono lasciare piccoli segni sulla superficie
- Cambiare tipo di resina non è semplice e implica sostituire diversi componenti
- Le strutture cave necessitano di fori aggiuntivi per permettere alla resina liquida di scolare
Stampante SLA Formlabs Form 3L
La stampante 3D a resina Form 3L utilizza una tecnologia proprietaria chiamata LFS (Low Force Stereolithography) che si basa sull'uso di una pellicola flessibile e di due LPU (Light Processing Unit) dotate di un laser UV-A, che lavorano simultaneamente, in modo indipendente lungo l'asse Y, ma collegate sull'asse X, permettendo una stampa più veloce e una maggiore copertura della superficie. L'obiettivo di questa tecnologia è di offrire un livello di precisione più elevato, una finitura più liscia, la rimozione semplificata dei supporti di stampa e una migliore riproducibilità.
Principali caratteristiche:
- Volume di stampa: 335 x 200 x 300 mm
- Risoluzione XY: 25 μm
- Risoluzione Z (spessore layer): 25-200 μm
- Potenza del laser: 250mW
Materiali attualmente in disponibili in IAPS:
- Resina standard rigida per prototipazione
- Resina flessibile
Linee guida per il disegno di parti da stampare con FDM
Note generali
Le parti stampate con FDM sono esteticamente imperfette per natura, ma possono raggiungere caratteristiche meccaniche e funzionali soddisfacenti se si pensa in fase di disegno a trarre vantaggio dalle caratteristiche del processo e dei vari materiali disponibili. Se la priorità è la resistenza, è necessario fare attenzione all'orientamento del pezzo, in quanto non sarà isotropo ma sarà molto più resistente nella direzione di estrusione del filamento (sul piano orizzontale). Specificare un orientamento di stampa preferenziale e il riempimento richiesto quando la resistenza della parte è un fattore importante. Dividere i modelli in più sotto-parti da poi incollare insieme può essere vantaggioso in certi casi per migliorare qualità e velocità di stampa. Il pezzo stampato con FDM può essere utilizzato così com'è oppure rilavorato ulteriormente alle macchine utensili, ad esempio per:
- ripassare fori da portare ad un diametro preciso
- filettare fori o aggiungere inserti filettati
- spianare, tornire o lisciare superfici
- incollare spine o altri componenti meccanici o parti stampate
Spessore minimo della parete supportata
Consigliato: 1.0 mm
Una parete supportata da 2 o più lati più piccola di 1 mm può deformarsi durante la stampa.
Spessore minimo della parete non supportato
Consigliato: 1.2 mm
Una parete non supportata di dimensioni inferiori a 1.2 mm potrebbe deformarsi durante la stampa. È comunque consigliato aggiungere raccordi alla base per ridurre la concentrazione di tensioni.
Lunghezza e inclinazione massima a sbalzo non supportata
Consigliato: 1.2 mm in orizzontale / max inclinazione 45°
La stampa di parti a sbalzo è frequante causa di difetti. Le sporgenze orizzontali oltre 1.2 mm e inclinazioni maggiori di 45° dalla verticale necessitano di supporti.
Diametro minimo dei fili verticali
Consigliato: 1.0 mm
Si consiglia di mantenere il diametro di strutture filiformi maggiore di 1 mm. Valutare eventualmente di praticare un foro e inserire successivamente una spina o un pezzo apposito.
Minimo dettaglio in rilievo
Consigliato: 0.3 mm
I dettagli in rilievo sono caratteristiche poco profonde in rilievo sul modello. Dettagli inferiori a 0.3 mm di spessore e di altezza potrebbero non essere visibili sulla stampa.
Minimo dettaglio inciso
Consigliato: 0.5 mm
I dettagli incisi sono caratteristiche impresse o incassate sul tuo modello. Dettagli incisi di meno di 0.5 mm di spessore e di altezza potrebbero non essere visibili.
Gioco minimo tra parti separate
Consigliato: 0.5 mm
Il gioco tra due parti separate del modello (ad esempio parti mobili come ingranaggi o giunti), deve essere sufficiente affinché le parti non risultino fuse insieme.
Diametro minimo dei fori
Il diametro dei fori stampati con FDM è in generale poco accurato per via delle dilatazioni del filo durante l'estrusione e il raffreddamento. Si consiglia in ogni caso di stampare il pezzo forato per avere il materiale correttamente orientato intorno al foro, e di ripassarlo al trapano successivamente per avere il diametro finale corretto.
Linee guida per il disegno di parti da stampare con SLA
Spessore minimo della parete supportata
Consigliato: 0.4 mm
Una parete supportata da 2 o più lati più piccola di 0.4 mm può deformarsi durante il processo di stampa
Spessore minimo della parete non supportato
Consigliato: 0.6 mm
Una parete non supportata di dimensioni inferiori a 0.6 mm potrebbe deformarsi o staccarsi dal modello durante la stampa. È comunque consigliato aggiungere raccordi alla base per ridurre la concentrazione di tensioni.
Lunghezza massima a sbalzo non supportata
Consigliato: 1.0 mm
“A sbalzo” si riferisce a una parte del modello che sporge orizzontalmente parallelamente al piattaforma di costruzione. La stampa di tali caratteristiche senza supporti è sconsigliata, perché gli strati non possono mantenere la loro struttura. Le sporgenze orizzontali saranno leggermente deformate oltre 1 mm e si deformano progressivamente con l'aumentare della lunghezza dello sbalzo. Dei "supporti interni" possono essere aggiunti in fase di stampa per supportare le parti a sbalzo.
Angolo di sporgenza minimo non supportato
Consigliato: 19° dall'orizzontale
(35 mm di lunghezza × 10 mm di larghezza × 3 mm di spessore)
La stampa con un angolo inferiore a 19° potrebbe causare la rottura della sporgenza del modello durante il processo di avanzamento della stampa (“peeling”). Il problema può essere risolto ruotando la parte in modo che le superfici piatte possano essere sostenute dai supporti se non sono già autoportanti.
Distanza orizzontale massima tra supporti
Consigliato: 21 mm (5 mm di larghezza × 3 mm di spessore)
Per una trave larga 5 mm e spessa 3 mm, luci più lunghe di 21 mm rischiano di cedere. Devono essere mantenute travi più larghe o più corte per evitare rotture durante la stampa. In generale le superfici orizzontali sono sconsigliate (meglio inclinarle), ma per certe geometrie sono pratiche.
Diametro minimo dei fili verticali
Consigliato: da 0.3 mm (7 mm di altezza) a 1.5 mm (30 mm di altezza)
Un “filo” è un elemento la cui lunghezza è maggiore di due volte la sua larghezza. Il rapporto è fondamentale per la riuscita della stampa; con uno spessore di 0.3 mm puoi stampare fino a 7 mm di altezza prima di iniziare a vedere difetti. I fili da 1.5 mm possono raggiungere un'altezza di 30 mm senza difetti.
Minimo dettaglio in rilievo
Consigliato: 0.1 mm
I dettagli in rilievo sono caratteristiche poco profonde in rilievo sul modello. Dettagli inferiori a 0.1 mm di spessore e di altezza potrebbero non essere visibili sulla stampa.
Minimo dettaglio inciso
Consigliato: 0.4 mm
I dettagli incisi sono caratteristiche impresse o incassate sul tuo modello. Dettagli incisi di meno di 0.4 mm di spessore e di altezza potrebbero non essere visibili.
Gioco minimo tra parti separate
Consigliato: 0.5 mm
Il gioco tra due parti separate del modello (ad esempio parti mobili come ingranaggi o giunti), deve essere sufficiente affinché le parti non risultino fuse insieme.
Diametro minimo dei fori
Consigliato: 0.5 mm
I fori con un diametro inferiore a 0.5 mm negli assi x, y e z possono chiudersi durante la stampa.
Diametro minimo foro di drenaggio
Consigliato: 3.5 mm
I fori di drenaggio sono consigliati per la fuoriuscita della resina nei modelli cavi (come una sfera cava o un cilindro cavo stampato direttamente sulla piattaforma di costruzione). Senza fori di drenaggio di almeno 3,5 mm di diametro, la parte potrebbe intrappolare resina e deformarsi o addirittura esplodere. Per ridurre il rischio di difetti in strutture cave, è consigliabile lasciare uno spessore delle pareti esterne di almeno 2 mm.
Diametro minimo dei fili verticali
Consigliato: da 0.3 mm (7 mm di altezza) a 1.5 mm (30 mm di altezza)
Un “filo” è un elemento la cui lunghezza è maggiore di due volte la sua larghezza. Il rapporto è fondamentale per la riuscita della stampa; con uno spessore di 0.3 mm puoi stampare fino a 7 mm di altezza prima di iniziare a vedere difetti. I fili da 1.5 mm possono raggiungere un'altezza di 30 mm senza difetti.
Nota sul lavaggio di pareti e fili sottili
È necessario prestare particolare attenzione durante il lavaggio di pareti o fili di piccole dimensioni, poiché potrebbero assorbire alcool isopropilico (IPA) e indebolirsi o gonfiarsi durante il processo di pulizia, portando alla deformazione della parte. Ridurre al minimo il tempo in cui la parte è immersa in IPA limiterà questo rischio.
Note per ridurre il consumo di resina
In generale la stampa SLA produce parti piene e necessita di numerosi supporti. Per ridurre il consumo di resina dovuto a queste caratteristiche del processo, si consiglia di:
- Disegnare le parti in modo che il numero di supporti richiesti sia ridotto;
- Scavare l'interno delle parti se il materiale all'interno non è strettamante necessario;
- Fare versioni in scala ridotta dei prototipi quando fattibile.
Richiedi la stampa di un progetto
E' possibile richiedere la stampa di un progetto attraverso il form al seguente link. Compila il modulo con tutte le informazioni necessarie e verrai contattato il prima possibile.