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Materiali stampa 3D: come scegliere quello migliore?

La scelta dei materiali per stampa 3D è di fondamentale importanza per ottenere un buon risultato. Leggi la nostra guida pratica per scegliere il materiale di stampa 3D giusto.

Scegliere il materiale per la stampa 3D più adatto, ci permette di ottenere il miglior risultato possibile dalla stampante. In primo luogo va tenuto conto che i materiali di stampa 3D disponibili variano in funzione della tecnologia della stampante 3D. Se non avete ancora scelto la macchina, pensate a cosa vi serve l’oggetto stampato in 3D e valutate se nella gamma di materiali per stampa 3D è disponibile quello giusto per la vostra applicazione. In questa piccola guida vi diamo alcuni consigli per scegliere meglio i materiali stampa 3D.

Cominciamo prendendo in esame alcune delle tecnologie di stampa 3D più diffuse: FDM, PolyJet™ e stereolitografia.

materiale per stampa 3d gomma

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Tecnologia stampante 3D e materiali di stampa

Se volete stampare in 3D prototipi robusti destinati ad essere sottoposti a rigorosi test funzionali o parti finali da impiegare direttamente in produzione, avete bisogno di una stampante che possa usare materiali di stampa stabili nel tempo e in grado di resistere a sollecitazioni meccaniche, chimiche, termiche anche elevate, come i materiali stampa 3D FDM. Le stampanti 3D FDM (Fused Modeling Deposition) impiegano filamenti termoplastici per stampare in 3D e offrono una vasta gamma di modelli con prezzi molto diversi tra loro. Si parte da stampanti 3D desktop come, ad esempio, le MakerBot Replicator che utilizzano PLA – un materiale per stampante 3D di basso costo, biodegradabile (deriva dal mais), ideale per realizzare prototipi in grado di resistere a temperature al di sotto dei 50° e a modeste sollecitazioni meccaniche –, per arrivare a stampanti 3D industriali, pensate per la produzione, come i sistemi 3D Fortus di Stratasys, in grado di stampare in 3D con materiali plastici industriali come ABS, ASA, PC (policarbonato), PC-ABS, Nylon, Nylon CF (caricato a carbonio) e Ultem; queste stampanti sono ideali per grandi volumi di stampa e per applicazioni nei settori medicale, automotive e aerospace, dove sono importanti caratteristiche di elevata resistenza termica, chimica, meccanica. Basti pensare che parti stampate in 3D con il materiale FDM Ultem vengono impiegate direttamente su autoveicoli o aeromobili in sostituzione di parti in metallo per ottenere una significativa riduzione del peso a parità di resistenza.

Se, invece, il vostro obiettivo è la produzione di prototipi con elevata qualità estetica, è bene orientarsi su stampanti che impiegano resine liquide come le stampanti 3D Stratasys PolyJet (fotopolimeri) o le stampanti 3D desktop Formlabs (resine per stereolitografia laser). La stampa 3D con resine permette di ottenere prototipi con una finitura superficiale eccellente, levigata al tatto, e dettagli accurati anche in oggetti molto piccoli. Le stampanti 3D a resina sono ideali per applicazioni nei settori dentale, gioielleria, moda e, più in generale, dove il realismo del prototipo stampato in 3D è il fattore più importante.

materiali per stampa 3d dentale resina stereolitografia

Modello dentale in resina stampato in 3D con Form2

Applicazioni e materiali stampa 3D

La stampa 3D si sta diffondendo sempre di più in moltissimi settori che vanno dalla manifattura industriale al campo medico, all’ambito educativo. E’ facile immaginare quanto possano essere diverse le esigenze che portano ad aver bisogno di una stampante 3D, così come i requisiti che debbono essere soddisfatti dai materiali per stampa impiegati. Vediamo i materiali per la stampa 3d migliori per le applicazioni più diffuse.

Prototipazione rapida

La produzione di prototipi è senza dubbio l’applicazione più classica e a largo spettro della stampa 3D e ha contribuito in modo significativo alla massiccia diffusione delle stampanti 3D, principalmente grazie alla drastica riduzione di tempi e costi che si ottiene stampando in 3D un prototipo rispetto a realizzarlo con le tecniche tradizionali. Per la stampa 3D di prototipi possiamo contare su tutte le tecnologie a disposizione, scegliendo tra una stampante 3D mono materiale o multi materiale, con un singolo colore o a più colori, con dimensioni del modello stampato che vanno da pochi centimetri ad oltre un metro di larghezza. La gamma dei materiali di stampa 3D per la prototipazione è molto ampia.

Produzione di parti finali e attrezzature per la linea di produzione

Alcune stampanti 3D professionali offrono la possibilità di utilizzare materiali plastici con caratteristiche idonee a realizzare parti in 3D che possono essere impiegate direttamente in produzione, con un abbattimento importante di tempi e costi. Questa applicazione, detta anche Manifattura Additiva o Additive Manufacturing, permette di ottimizzare la costruzione di strumenti e attrezzature su misura per la linea di produzione come, ad esempio, mani di presa per i bracci robotizzati, dime di montaggio o foratura, attrezzature ausiliarie, stampi pilota, piuttosto che razionalizzare la costruzione di parti di ricambio che vengono prodotte on-demand, apportando notevoli benefici anche alla gestione della logistica e della supply chain. Per applicazioni di produzione ci si deve orientare su materiali con proprietà meccaniche, fisiche e chimiche elevate, tipiche dei materiali industriali, che sono tipicamente offerte dai materiali FDM di livello ingegneristico.

pezzo stampato con materiale stampa 3d fdm Ultem Stratasys

Condotto per aeromobile stampato in 3D con materiale FDM Ultem su stampante Stratasys Fortus

Applicazioni mediche o dentali

Con una stampante 3D si può trasformare il risultato di una TAC o di una scansione intra orale in un oggetto reale e produrre così modelli 3D anatomici e dentali come organi, ossa, protesi, arcate dentali, guide chirurgiche, dispositivi ortodontici, che permettono di studiare approfonditamente e in anticipo le cure personalizzate per i pazienti, così come di formare gli operatori sanitari. I materiali per stampante 3D per queste applicazioni debbono permettere la produzione di modelli realistici e accurati che simulano la parte anatomica riprodotta, eventualmente combinando più colori e materiali di consistenza diversa nello stesso modello. Le resine per stereolitografia e i fotopolimeri PolyJet sono materiali per stampante 3D che permettono di ottenere modelli estremamente precisi e realistici, anche a colori, alcuni offrendo la certificazione di biocompatibilità, mentre i materiali FDM sono indicati per ottenere modelli 3D molto robusti apprezzati nel settore ortopedico.

Calzature, gioielleria, accessori moda, occhialeria

Chi produce gioielli o accessori per pelletteria e abbigliamento (ad esempio, fibbie, chiusure, bottoni) generalmente ha bisogno di realizzare prototipi di piccole dimensioni e con dettagli molto accurati. Per questa applicazione l’utilizzo di una stampante 3D a stereolitografia laser (SLA) è la soluzione ideale poiché l’utilizzo delle resine liquide con una tecnologia ad altissima risoluzione, permette di riprodurre fedelmente anche i minimi particolari e di ottenere una finitura eccellente. La Form2 di Formlabs, ad esempio, è una stampante 3D desktop con un costo decisamente abbordabile che permette di stampare in 3D anche con resina calcinabile (castable) e di ottenere così modelli per la gioielleria pronti per la fusione in metallo.

I robusti materiali FDM, come l’ABSplus, sono indicati per stampare modelli 3D di tacchi, contrafforti, protezioni anti infortunistica nel settore calzaturiero o telai per l’occhialeria. I versatili materiali 3D PolyJet sono consigliati per la stampa 3D di prototipi estremamente realistici, in simil-gomma o rigidi, multi colore e/o multi materiale, di suole, tomaie, intere calzature, montature per occhiali, da utilizzare anche per il lancio di nuovi prodotti.

scelta materiale stampa 3d

Per concludere, ecco un riassunto dei principali materiali per ogni applicazione:

Materiale Peculiarità Consigliato per Applicazione/ Settore Qualità estetica / Robustezza Tecnologia
  • Basso costo
  • Facile gestione
  • Buona resistenza alla trazione
  • Modelli concettuali di verifica del concept
  • Prototipazione
Media/Media FDM
  • Materiale di produzione
  • Molto diffuso e versatile
  • Prototipi accurati per verificare forma, adattabilità e funzione
  • Prototipazione
Bassa/Alta FDM
  • Biocompatibile (ISO 10993 USP Classe VI)
  • Sterilizzabile con raggi gamma o ossido di etilene (EtO)
  • Prototipi accurati e resistenti che debbono essere sterilizzati
  • Prototipazione Consigliato nel medicale
Bassa/Alta FDM
  • Elevata stabilità ai raggi UV
  • Prototipi funzionali per esterni
  • Produzione parti finali per esterni e automobili
  • Prototipazione
  • Produzione
Buona/Alta FDM
  • Elevate proprietà meccaniche
  • Alta resistenza termica
  • Tooling, Jigs & fixtures,
  • Attrezzature per la produzione
  • Prototipazione
  • Produzione
Media/Alta FDM
  • Robustezza
  • Resistenza alle sollecitazioni.
  • Chiusure a incastro, inserti a pressione, parti che devono resistere allo sforzo.
  • Prototipazione
Buona/Alta FDM
  • Caricato a carbonio
  • Eccellenti caratteristiche strutturali
  • Molto resistente alla flessione
  • Applicazioni per settori automobilistico e motociclistico
  • Prototipazione
Buona/Alta FDM
  • Certificazione FST (fiamma, fumo, tossicità)
  • Alta resistenza al calore e chimica
  • Massima resistenza alla trazione e alla flessione
  • Applicazioni per settori automobilistico, aerospaziale, ferroviario, navale
  • Prototipazione
  • Produzione
Buona/Molto alta FDM
  • Certificazione sicurezza alimentare e bio-compatibilità
  • Eccellente resistenza e stabilità termica
  • Resistenza chimica
  • Resistenza alla trazione
  • Applicazioni nel settore medicale, alimentare, aerospaziale
  • Prototipazione
  • Produzione
Buona/Molto alta FDM
Alta temperatura
  • Stabilità dimensionale
  • Resistenza al calore
  • Resistenza alla luce intensa
  • Prototipi ad alta definizione per verifiche termiche, di adattabilità e di forma di rubinetti, tubi, elettrodomestici.
  • Prove con acqua e aria calda.
  • Incollaggio, verniciatura, metallizzazione
  • Prototipazione
Alta/Buona POLYJET
Trasparente
  • Materiale rigido incolore
  • Stabilità dimensionale
  • Prototipi trasparenti e colorati di prodotti in vetro e occhiali per prove di forma e adattabilità.
  • Applicazioni medicali e modelli artistici
  • Prototipazione
Alta/Buona POLYJET
Simil gomma
  • Gamma di durezza Shore A variabile
  • Resistenza allo strappo e alla trazione
  • Allungamento a rottura
  • Bordi e sovrastampaggio in gomma
  • Involucri morbidi e superfici antisdruciolo
  • Manopole, maniglie, tiranti, guarnizioni, tenute, tubi flessibili, calzature
  • Prototipazione
Alta/Buona POLYJET
Simil polipropilene
  • Resistenza all’urto Izod
  • Allungamento a rottura
  • Modulo flessurale elevato
  • Contenitori e imballaggi riutilizzabili
  • Incastri flessibili, scatti, cerniere
  • Giocattoli, custodie
  • Componenti auto
  • Prototipazione
Alta/Buona POLYJET
Materiali digitali
  • Versatilità estrema
  • Creazione di centinaia di materiali diversi
  • Simulazione prodotti composti da più materiali sia rigidi che gommosi
  • Prototipi realistici di prodotti
  • Simulazione materiali reali
  • Prototipazione
Alta/Buona POLYJET
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