La modellazione a deposizione fusa (FDM) 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.
Questi tipi di stampante 3D sono particolarmente adatti per modelli Proof-of-Concept di base, nonché per la prototipazione rapida e a basso costo di parti semplici, come quelle che vengono normalmente lavorate.
L’ABS (Acrilonitrile Butadiene Stirene) è un polimero amorfo con diverse caratteristiche e applicazioni. Ecco una rielaborazione delle informazioni fornite:
Caratteristiche:
L’ABS è un polimero amorfo prodotto tramite la polimerizzazione di acrilonitrile, stirene e polibutadiene. Le proporzioni dei componenti possono variare, ma generalmente contengono dal 15% al 35% di acrilonitrile, dal 5% al 30% di butadiene e dal 40% al 60% di stirene. Questa combinazione conferisce all’ABS diverse proprietà: lo stirene ne migliora la processabilità, l’acrilonitrile conferisce rigidità e resistenza termica e chimica, mentre il butadiene lo rende tenace e resiliente, anche a basse temperature.
Vantaggi:
– Resistenza agli urti: L’ABS è noto per essere tenace e resistente agli urti.
– Stabilità dimensionale: Ha una bassa tendenza al ritiro e mantiene le dimensioni.
– Resistenza chimica: È resistente agli acidi, agli alcoli, agli oli e alle basi.
– Processabilità: Grazie allo stirene, è facilmente lavorabile.
– Lavorazione 3D: Può essere estruso in filamento per la stampa 3D FDM.
Svantaggi:
– Sensibile alla luce solare: L’ABS può deteriorarsi all’esposizione alla luce solare, ma può essere migliorato con antiossidanti o additivi anti-UV.
– Infiammabilità: È infiammabile a temperature elevate, rilasciando gas tossici durante la combustione.
Lavorazione:
Le principali tecnologie di lavorazione dell’ABS sono l’estrusione e lo stampaggio ad iniezione. L’estrusione in filamento è utilizzata nella stampa 3D. La temperatura di lavorazione influenza le proprietà del prodotto finale.
Proprietà:
Le temperature di esercizio dell’ABS variano da -20°C a 80°C. È possibile migliorare la resistenza meccanica o termica aggiungendo fibre di vetro o altri additivi. Gli ABS possono essere colorati con pigmenti poiché il materiale grezzo è traslucido o bianco. Le schede tecniche definiscono l’ABS come “non tossico” e “non cancerogeno” nella manipolazione normale.
Applicazioni:
L’ABS trova applicazione in diverse industrie, inclusi giocattoli, articoli di consumo, telefoni, caschi protettivi, pannelli automobilistici, alloggiamenti per elettrodomestici, lastre estruse per tettucci di trattori e molto altro. Le lastre termoplastiche estruse in ABS su misura sono utilizzate in diverse applicazioni industriali. La versatilità e la sicurezza dell’ABS lo rendono un materiale popolare in varie industrie.
Caratteristiche:
Il PLA è una bioplastica biodegradabile ottenuta da fonti vegetali attraverso la fermentazione e la polimerizzazione dell’amido. La sua materia prima principale è l’amido di mais, che rappresenta più della metà del suo peso. La produzione del PLA utilizza solo l’amido di mais, mentre gli altri componenti vengono destinati all’alimentazione umana e animale. Il processo coinvolge l’estrazione dell’amido dalla biomassa, la conversione in zucchero tramite idrolisi e la fermentazione del glucosio risultante in acido lattico, che viene poi convertito in polimero. Il PLA è uno dei primi biopolimeri commercialmente prodotti ed è versatile, con prestazioni simili a quelle dei polimeri petrolchimici. Tuttavia, ha una bassa resistenza agli urti e alla temperatura ed è fragile.
Proprietà:
– Sostenibilità: Il PLA è prodotto al 100% da risorse rinnovabili vegetali e non proviene da fonti fossili.
– Biodegradabilità/compostabilità: Il PLA è biodegradabile e compostabile in specifiche condizioni, ma la sua compostabilità dipende dalla geometria dell’oggetto.
– Proprietà meccaniche: Ha buona rigidità, resistenza allo schiacciamento, e resistenza agli oli e ai grassi. È stampabile con facilità.
– Temperatura di rammollimento: Il PLA ha una temperatura di rammollimento relativamente bassa, intorno ai 60 °C, e può subire idrolisi in presenza di umidità a temperature superiori.
Applicazioni:
Il PLA è ampiamente utilizzato negli imballaggi per prodotti alimentari come pane, latte, succhi, yogurt, acqua, profumi, detergenti, grassi e oli. È anche popolare nel settore della stampa 3D FDM, grazie alla sua facilità di stampa e alle buone caratteristiche dei prodotti finiti. Tuttavia, non tutti gli oggetti in PLA sono compostabili, poiché la compostabilità dipende dalla conformazione dell’oggetto e deve soddisfare i requisiti della norma EN 13432.
In sintesi, il PLA è una bioplastica sostenibile con diverse applicazioni, ma è importante considerare le condizioni di biodegradabilità e compostabilità per gli oggetti realizzati con questo materiale, oltre a tenere presente le sue limitazioni in termini di resistenza agli urti e alla temperatura.
Caratteristiche:
Il TPU è un materiale termoplastico che combina la natura reattiva al calore con le caratteristiche dei poliuretani. Questo materiale è composto da poliuretano e gomma, il che gli conferisce una notevole flessibilità e resistenza all’abrasione, agli urti e agli agenti atmosferici. Il TPU è elastico e può deformarsi senza perdere la sua forma originale. È anche resistente agli agenti chimici come oli, grassi e solventi, idrofobico (non assorbe acqua), atossico quando stampato e praticamente inodore. È utilizzato in settori come lo sport, l’automobilismo, l’abbigliamento e nella produzione di cover e oggetti con una consistenza morbida e gommosa.
Stampabilità del TPU:
Il TPU, come altri materiali flessibili, può essere più complesso da stampare. È consigliabile registrare i parametri di stampa una volta raggiunta una qualità soddisfacente per facilitare le future stampanti. È possibile stampare con successo il TPU su qualsiasi superficie, ma potrebbe essere necessario regolare la distanza tra l’ugello e il piatto per ottenere un buon primo layer. Durante la stampa, è importante mantenere la velocità al di sotto di 30 mm/sec e spegnere la retrazione.
Pro:
- Flessibilità e morbidezza
- Eccellente smorzamento delle vibrazioni
- Lunga durata
- Buona resistenza agli urti
Contro:
- Difficoltà di stampa
- Caratteristiche ponte limitate
- Possibilità di blob e stringhe
In sintesi, il TPU è un materiale versatile con numerose applicazioni grazie alle sue proprietà elastiche, ma richiede attenzione e regolazioni durante la stampa. Le sue eccellenti proprietà di resistenza e flessibilità lo rendono adatto a una vasta gamma di utilizzi, nonostante le sfide legate alla stampabilità.
Cos’è il PETG?:
Il PETG è una variante trasparente del polietilene tereftalato (PET) modificata con glicole. L’aggiunta del glicole durante la polimerizzazione lo rende un filamento più chiaro, meno fragile e più facile da utilizzare rispetto al PET base. Il PETG è noto per la sua facilità di estrusione e riciclabilità, ed è ampiamente utilizzato nella stampa 3D. Oltre alla stampa, trova applicazione in settori come gli espositori nei punti vendita, cartelli, insegne luminose, segnaletica e costruzioni speciali. È altamente resistente agli agenti chimici ed è utilizzato per contenitori di benzina, nafta e solventi.
Caratteristiche del PETG:
– Inodore: Il PETG è privo di odore, rendendolo adatto all’uso domestico, anche se la mancanza di odore non implica necessariamente che sia non tossico.
– Bassa contrazione: Mantiene le dimensioni con precisione durante il raffreddamento, ideale per stampe di grandi dimensioni.
– Elevata resistenza agli urti: Questa caratteristica lo rende adatto per oggetti soggetti a sollecitazioni meccaniche, come droni e veicoli telecomandati, anche se è suscettibile ai graffi.
– Elevata resistenza meccanica ed eccellente flessibilità: Il PETG è duro, resistente e flessibile grazie a un ottimo legame tra strati di stampa, ma questo rende le stampe difficili da rimuovere una volta completate.
– Elevata resistenza chimica: È altamente resistente agli agenti chimici, acidi e alcali. Solitamente ha una finitura traslucida e superficie lucida.
Applicazioni del PETG:
Il PETG trova impiego nell’arredamento, ad esempio per pensiline o lucernari (versioni anti-UV), visori, contenitori per alimenti (anche a basse temperature), espositori e protezioni per macchinari. La sua resistenza agli urti lo rende ideale per oggetti soggetti a urti, come i droni. Tuttavia, quando è necessaria una maggiore flessibilità, altri materiali come il TPU, il PLA flessibile o il nylon possono essere preferibili.
In conclusione, il PETG è un materiale versatile con numerose applicazioni, noto per la sua resistenza meccanica, resistenza chimica e facilità di stampa 3D. È una scelta popolare per oggetti che richiedono durata e stabilità dimensionale.
Caratteristiche del Nylon PA12 CF.
Il nylon PA12 CF è un composito polimerico avanzato che combina il nylon PA12 con l’aggiunta di fibre di carbonio. Questo materiale offre una serie di vantaggi notevoli, tra cui:
- Resistenza e rigidità superiori: Grazie alle fibre di carbonio, il nylon PA12 CF è estremamente resistente e rigido, adatto per applicazioni che richiedono componenti strutturali o alta rigidità.
- Eccellente resistenza chimica e termica: La matrice di nylon conferisce una notevole resistenza chimica e al calore al materiale.
- Leggerezza: Nonostante la sua resistenza, il nylon PA12 CF è leggero, ideale per la riduzione del peso in applicazioni dove la leggerezza è cruciale.
- Stabilità dimensionale e precisione: Mantiene la stabilità dimensionale e la precisione, rendendolo adatto per finiture interne e componenti che richiedono tolleranze strette.
- Resistenza alla fatica: Ha una maggiore resistenza alla fatica rispetto ai materiali tradizionali.
Vantaggi:
- Rigidità superiore: È notevolmente più rigido rispetto a molti altri materiali, adatto per applicazioni strutturali.
- Leggerezza: La sua leggerezza lo rende adatto per la riduzione del peso in applicazioni come l’aerospaziale e l’automobilistica.
- Eccellente resistenza chimica: È resistente agli agenti chimici, ideale per ambienti esposti a sostanze chimiche aggressive.
- Stabilità dimensionale: Mantiene la precisione e la stabilità dimensionale, importante in applicazioni che richiedono tolleranze strette.
Svantaggi:
- Geometrie limitate: Può essere difficile ottenere geometrie complesse o particolari sottili con questo materiale.
- Anisotropo: La disposizione delle fibre di carbonio può renderlo anisotropo, cioè con proprietà diverse in diverse direzioni.
- Visibilità dei layer: I layer di stampa possono essere visibili sulla superficie finita.
In sintesi, il nylon PA12 CF è un materiale avanzato con elevate prestazioni meccaniche, resistenza chimica e termica. Trova applicazione in settori come l’industria automobilistica, aerospaziale e industriale, dove la resistenza e la leggerezza sono fondamentali. Tuttavia, la sua complessità di stampa e la visibilità dei layer possono essere svantaggi in alcune situazioni.