Che cos'è la Stampa 3D?
Come funziona? A cosa serve?
La Stampa 3D o Additive Manufacturing è un insieme di tecnologie che stanno innovando l'intero settore della manifattura: scopri la storia, le tecnologie e come i servizi di stampa 3D possono essere utilizzati con profitto
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Quali sono le applicazioni pratiche della stampa 3D?
Oggi può essere utilizzata per realizzare rapidamente sia prototipi che prodotti finiti in grandi quantità., ma anche essere per creare forme complesse che sarebbe impossibile da realizzare con i metodi tradizionali.
1. Produzione industriale
Le stampanti 3D, processi di stampa e i costi di post-processing della produzione additiva stanno diminuendo e le proprietà meccaniche sono in molti casi identiche a quelle della produzione tradizionale.
Inoltre la forte riduzione dei vincoli progettuali (nella stampa 3d non ci sono limiti tipici del CNC o dello stampaggio a iniezione) permette ai progettisti di concentrarsi solo sull'efficienza finale del pezzo.
Il risultato è che sempre più oggetti vengono realizzati in grandi quantità con la stampa 3D.
Tiratura di pezzi stampati su nylon PA12 con tecnologia Multi Jet Fusion (MJF)
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2. Creazione Prototipi
Fin dall'inizio i processi di stampa 3D sono stati utilizzati per realizzare rapidamente prototipi funzionanti, oggetti che mostrano come funziona qualcosa o semplici modelli modelli per presentazioni estetiche.
Prototipi di impugnatura realizzati in Nylon PA12 con finitura topBLACK®
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3. Riduzione di peso e aumento prestazioni
Con i moderni software per la stampa 3D puoi creare un modello 3D diverso di un oggetto già esistente, ma più leggero e che funziona meglio. Questo può aiutare a risparmiare energia e ridurre l'inquinamento, per esempio.
Stampa 3D FDM su Peek CF (Carbon Fiber)
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4. Protesi e Tutori su misura
Negli ultimi anni, si è verificata una netta diffusione della stampa 3D anche in campo medico in particolare ortopedico.
Oggi sono molti i settori medici in cui le diverse tecnologie 3D stanno crescendo: didattico, educativo, dime per spaziatori in materiale antibiotico, produzione di protesi e tutori esterni ed altro.
Una parte di questa protesi è stata realizzata su nylon PA12 white
4. Creazione di Stampi
La maggior parte dei prodotti in plastica oggi esistenti sono ottenuti per stampaggio ad iniezione. Tuttavia, la costruzione degli stampi metallici per questi oggetti è molto costosa e richiede normalmente alcune settimane. Per molte applicazioni con tirature di poche centinaia di pezzi non è strettamente necessario che gli stampi siano in metallo e possano quindi essere realizzati con plastiche specifiche adatte alla stampa 3D.
Stampo realizzato in stereolitografia con resina High-Temp
5. Prototipi estetici
Alcune tecnologia di stampa 3D come la Polyjet producono prototipi molto lisci e precisi e sono in grado di riprodurre con una fedeltà molto alta un pezzo finale utilizzando una gamma di materiali plastici ed una infinità di colori. Il problema di queste interessanti tecnologie sono legati ai costi molto alti di produzione ed al fatto che molto raramente i pezzi possono considerarsi funzionali ma restano dei puri simulacri.
Prototipi estetici di occhiale realizzati con tecnologia Polyjet
QUALI SONO I DIVERSI PROCESSI DI PRODUZIONE ADDITIVA?
1. Solidi che Fondono, FDM ad esempio
Queste tecnologia è probabilmente la più popolare: esistono centinaia di modelli diversi di stampanti a prezzi che partono da poco più di 100€/$.
La stampante fonde un materiale (il filo di una bobina) in una nuova forma stratificandolo dopo essere stato estruso da un ugello. Nello specifico si tratta della tecnologia FFF (Fused Filament Fabrication) o FDM (Fused Deposition Modeling) che sono in pratica sinonimi.
Rappresentazione schematica della stampa FDM FFF: un filamento a) di materiale plastico viene fatto passare attraverso una testa mobile riscaldata b) che lo fonde e lo estrude depositandolo, strato dopo strato, nella forma desiderata c). Una piattaforma mobile e) si abbassa dopo il deposito di ogni strato. Per questo tipo di tecnologia di stampa 3D sono necessarie strutture di supporto verticali aggiuntive d) per sostenere le parti sporgenti. Credito Paolo Cignoni Wikipedia
2. Liquidi che Solidificano: Stereolitografia
Polimeri fotosensibili e una luce LED o un laser vengono utilizzati per solidificare uno dopo l'altro sottili film di resina liquida fino ad ottenere un oggetto solido.
Rappresentazione schematica della stereolitografia: un dispositivo che emette luce a) Un laser o DLP illumina selettivamente il fondo trasparente c) di un serbatoio b) riempito con una resina liquida fotopolimerizzante. La resina solidificata d) viene progressivamente trascinata verso l'alto da una piattaforma elevatrice e). Credito Paolo Cignoni Wikipedia
Offre un risultato preciso, superfici molto lisce e alta risoluzione.
Ci sono 3 tipi di Stereolitografia: il principio resta lo stesso ciò che cambia è il modo e la forma in cui la luce va a solidificare gli strati di resina.
SLA (Stereolithography)
DLP (Digital Light Processing)
MSLA (Masked Stereolithography Apparatus)
3. Polveri che fondono come SLS o MJF:
O anche binder jetting o fusione a letto di polvere, è la più "industriale" delle tecnologie additive. Il materiale di base è una polvere miscelata con un legante o una semplice polvere del materiale finale che si scioglie con il calore di un laser o di un'altra fonte luminosa. Nella sua variante MJF (multi jet fusion) produce pezzi a grande velocità, ottime caratteristiche meccaniche e dimensionali e viene utilizzata sia per prototipi che per produzioni di serie.
La tecnologia SLS è stata molto importante nel settore della stampa 3D fino all'arrivo della tecnologia MJF di HP nel 2016.
Rappresentazione schematica del processo: una testa mobile a) lega selettivamente (per caduta di colla o per sinterizzazione laser) la superficie di un letto di polvere e); una piattaforma mobile f) abbassa progressivamente il letto e l'oggetto solidificato d) si appoggia all'interno della polvere non legata. Nuova polvere viene continuamente aggiunta al letto da un serbatoio di polvere c) mediante un meccanismo di livellamento b)
La stampa 3D MJF è probabilmente la forma più avanzata di produzione additiva attualmente disponibile e può davvero competere con i metodi di produzione tradizionali come lo stampaggio a iniezione.
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QUALI SONO I 5 MATERIALI PIÙ UTILIZZATI?
1. NYLON PA12 MJF
Offre tenacità, resistenza alla trazione, resistenza agli urti, assorbimento di umidità minimo e capacità di piegarsi senza fratture. Il PA12 è un'eccellente plastica per uso generale. In assoluto la plastica più usata al mondo.
2. NYLON PA12 MJF BIANCO
Il problema con il PA12 MJF fino ad ieri era che pur essendo un ottimo materiale era solo disponibile in grigio di base. Difficile da tingere in colori diversi dal nero.
Oggi finalmente è disponibile la versione bianca con le stesse proprietà meccaniche e la possibilità di essere tinto molto più facilmente.
3. NYLON PA11 MJF
Il nylon PA11 è prodotto in modo tale da avere un minor impatto negativo sull'ecosistema e non richiede una quantità eccessiva di risorse non rinnovabili.
Possiede un alto grado di resistenza al calore, è insensibile alla luce o alle intemperie ed è più flessibile del PA12.
4. PEEK
Il PEEK viene utilizzato per la stampa 3D da sempre più industrie come metal replacement. È un polimero termoplastico organico che possiede proprietà tecniche superiori a qualsiasi termoplastica al mondo.
Il PEEK è importante nell'industria medica, petrolifera e del gas, aerospaziale e automobilistica. È la scelta migliore per la produzione di volumi ridotti e per i progetti personalizzati in cui è difficile realizzare parti in metallo o altri metodi tradizionali.
5. resina high-temperature
La capacità della resina ad alta temperatura di mantenere la sua forma e dimensione a temperature fino a 190 gradi Celsius è combinata con i dettagli fini che possono essere raggiunti attraverso la tecnologia MSLA. Pertanto, è un metodo efficace per produrre prototipi funzionali e parti finite, come stampi o connettori.