Ti sei mai chiesto perché la tecnologia di stampa 3D sta guadagnando terreno e sta sostituendo le vecchie tecnologie di produzione tradizionali?
Se proviamo a elencare i motivi per cui questa trasformazione sta avvenendo, l'elenco inizierà sicuramente con la personalizzazione. Le persone cercano la personalizzazione. Sono meno interessate alla standardizzazione.
Ed è proprio grazie a questo cambiamento nel comportamento delle persone e alla capacità della tecnologia di stampa 3D di soddisfare il bisogno di personalizzazione delle persone, attraverso la personalizzazione, che essa è in grado di sostituire le tecnologie di produzione tradizionalmente basate sulla standardizzazione.
La flessibilità è un fattore nascosto dietro la ricerca di personalizzazione da parte delle persone. E il fatto che sul mercato siano disponibili materiali di stampa 3D flessibili, che consentono agli utenti di sviluppare componenti sempre più flessibili e prototipi funzionali, è fonte di pura felicità per alcuni utenti.
La moda stampata in 3D e le protesi di braccia stampate in 3D sono un esempio di applicazioni in cui la flessibilità della stampa 3D dovrebbe essere apprezzata.
La stampa 3D della gomma è un settore ancora in fase di ricerca e sviluppo. Per ora, tuttavia, non disponiamo di una tecnologia di stampa 3D per la gomma; finché la gomma non sarà completamente stampabile, dovremo trovare delle alternative.
Secondo la ricerca, le alternative più vicine alla gomma rientrano nella categoria degli elastomeri termoplastici. Esistono quattro diverse tipologie di materiali flessibili che analizzeremo in dettaglio in questo articolo.
Questi materiali flessibili per la stampa 3D sono denominati TPU, TPC, TPA e Soft PLA. Inizieremo con una breve panoramica sui materiali flessibili per la stampa 3D in generale.
Qual è il filamento più flessibile?
Scegliendo filamenti flessibili per il tuo prossimo progetto di stampa 3D, ti si aprirà un mondo di possibilità diverse per le tue stampe.
Con il filamento flessibile non solo puoi stampare una vasta gamma di oggetti diversi, ma se hai una stampante con estrusore a due o più testine, puoi stampare cose davvero sorprendenti utilizzando questo materiale.
Con la tua stampante puoi stampare parti e prototipi funzionali, come infradito su misura, teste di palline antistress o semplicemente smorzatori di vibrazioni.
Se sei determinato a utilizzare il filamento Flexi per stampare i tuoi oggetti, riuscirai sicuramente a rendere la tua immaginazione il più vicina possibile alla realtà.
Con così tante opzioni disponibili oggi in questo campo, sarebbe difficile immaginare il tempo trascorso nel campo della stampa 3D senza questo materiale di stampa.
Per gli utenti, all'epoca, stampare con filamenti flessibili era una vera e propria scocciatura. Questa scocciatura era dovuta a molti fattori, che ruotavano attorno al fatto comune che questi materiali sono molto morbidi.
La morbidezza del materiale flessibile per la stampa 3D rendeva rischiosa la stampa con una stampante qualsiasi; era invece necessario qualcosa di veramente affidabile.
La maggior parte delle stampanti di allora si scontrava con il problema dell'effetto stringa, per cui ogni volta che si spingeva qualcosa senza alcuna rigidità attraverso un ugello, questo si piegava, si torceva e opponeva resistenza.
Chiunque abbia familiarità con il processo di estrazione del filo da un ago per cucire qualsiasi tipo di tessuto può immedesimarsi in questo fenomeno.
A parte il problema dell'effetto spinta, la produzione di filamenti più morbidi come il TPE è stata un'impresa davvero ardua, soprattutto se si disponeva di buone tolleranze.
Se si considera una scarsa tolleranza e si inizia la produzione, è probabile che il filamento prodotto debba essere sottoposto a un processo di lavorazione scadente, inceppamento ed estrusione.
Ma le cose sono cambiate: attualmente esiste una gamma di filamenti morbidi, alcuni dei quali con proprietà elastiche e diversi livelli di morbidezza. PLA, TPU e TPE morbidi sono alcuni esempi.
Durezza Shore
Si tratta di un criterio comune che potresti riscontrare nei produttori di filamenti, che lo menzionano insieme al nome del loro materiale per la stampa 3D.
La durezza Shore è definita come la misura della resistenza che ogni materiale ha all'indentazione.
Questa scala è stata inventata in passato, quando non si avevano punti di riferimento per parlare della durezza di un materiale.
Quindi, prima che venisse inventata la durezza Shore, le persone dovevano usare le proprie esperienze per spiegare agli altri la durezza di qualsiasi materiale su cui avevano fatto esperimenti, anziché menzionare un numero.
Questa scala diventa un fattore importante quando si considera quale materiale dello stampo scegliere per la produzione di una parte di un prototipo funzionale.
Ad esempio, se si desidera scegliere tra due gomme per realizzare uno stampo in gesso di una ballerina in piedi, la durezza Shore suggerirebbe di scegliere una gomma con durezza ridotta pari a 70 A, che è meno utile di una gomma con durezza Shore pari a 30 A.
In genere, quando si ha a che fare con i filamenti, si sa che la durezza Shore consigliata per un materiale flessibile varia da 100A a 75A.
Ovviamente, il materiale flessibile per la stampa 3D con una durezza Shore di 100A sarebbe più duro di quello con una durezza Shore di 75A.
Cosa considerare quando si acquista un filamento flessibile?
Ci sono diversi fattori da considerare quando si acquista un filamento, non solo quelli flessibili.
Dovresti partire da un punto centrale che è per te il più importante, come la qualità del materiale che darà vita a una parte esteticamente gradevole di un prototipo funzionale.
Quindi dovresti pensare all'affidabilità nella catena di fornitura, ovvero il materiale che usi una volta per la stampa 3D dovrebbe essere sempre disponibile, altrimenti finiresti per usare una quantità limitata di materiale per la stampa 3D.
Dopo aver considerato questi fattori, dovresti considerare anche l'elevata elasticità e un'ampia varietà di colori. Infatti, non tutti i materiali flessibili per la stampa 3D saranno disponibili nel colore desiderato.
Dopo aver considerato tutti questi fattori, puoi valutare il servizio clienti e il prezzo dell'azienda rispetto ad altre aziende sul mercato.
Elencheremo ora alcuni dei materiali che puoi scegliere per stampare una parte flessibile o un prototipo funzionale.
Elenco dei materiali flessibili per la stampa 3D
Tutti i materiali menzionati di seguito presentano alcune caratteristiche di base, come la flessibilità e la morbidezza. Hanno un'eccellente resistenza alla fatica e buone proprietà elettriche.
Hanno un'eccezionale capacità di smorzamento delle vibrazioni e una notevole resistenza agli urti. Questi materiali sono resistenti agli agenti chimici e alle intemperie, e hanno una buona resistenza allo strappo e all'abrasione.
Sono tutti riciclabili e hanno una buona capacità di assorbimento degli urti.
Prerequisiti della stampante per la stampa con materiali di stampa 3D flessibili
Ci sono alcuni standard di credenze da impostare sulla stampante prima di stampare con questi materiali.
L'intervallo di temperatura dell'estrusore della stampante dovrebbe essere compreso tra 210 e 260 gradi Celsius, mentre l'intervallo di temperatura del letto dovrebbe variare dalla temperatura ambiente a 110 gradi Celsius, a seconda della temperatura di transizione vetrosa del materiale che si desidera stampare.
La velocità di stampa consigliata quando si stampa con materiali flessibili può variare da un minimo di cinque millimetri al secondo a un massimo di trenta millimetri al secondo.
Il sistema di estrusione della tua stampante 3D dovrebbe essere a trasmissione diretta e ti consigliamo di installare una ventola di raffreddamento per una post-elaborazione più rapida delle parti e dei prototipi funzionali che produci.
Sfide durante la stampa con questi materiali
Naturalmente, ci sono alcuni punti di cui è necessario tenere conto prima di stampare con questi materiali, in base alle difficoltà riscontrate in precedenza dagli utenti.
-È noto che gli elastomeri termoplastici non vengono gestiti correttamente dagli estrusori della stampante.
- Assorbono l'umidità, quindi se il filamento non viene conservato correttamente, la stampa potrebbe aumentare di dimensioni.
-Gli elastomeri termoplastici sono sensibili ai movimenti rapidi, quindi potrebbero deformarsi quando vengono spinti attraverso l'estrusore.
TPU
TPU è l'acronimo di poliuretano termoplastico. È molto diffuso sul mercato, quindi, quando si acquistano filamenti flessibili, è molto probabile che questo sia il materiale che si incontra più spesso rispetto ad altri filamenti.
È famoso sul mercato perché presenta una maggiore rigidità e una maggiore facilità di estrusione rispetto ad altri filamenti.
Questo materiale ha una discreta resistenza e un'elevata durevolezza. Presenta un'elevata elasticità, nell'ordine del 600-700%.
La durezza Shore di questo materiale varia da 60 A a 55 D. Ha un'eccellente stampabilità ed è semitrasparente.
La sua resistenza chimica ai grassi e agli oli lo rende più adatto all'uso con stampanti 3D. Questo materiale ha un'elevata resistenza all'abrasione.
Si consiglia di mantenere la temperatura della stampante tra 210 e 230 gradi Celsius e quella del piano tra una temperatura non riscaldata e 60 gradi Celsius durante la stampa con TPU.
La velocità di stampa, come detto sopra, dovrebbe essere compresa tra cinque e trenta millimetri al secondo, mentre per l'adesione al piano si consiglia di utilizzare un nastro Kapton o da imbianchino.
L'estrusore dovrebbe essere a trasmissione diretta e la ventola di raffreddamento non è consigliata, almeno per i primi strati di questa stampante.
TPC
Stanno per copoliestere termoplastico. Chimicamente, sono esteri di polietere che presentano una sequenza casuale alternata di glicoli a catena lunga o corta.
I segmenti duri di questa parte sono unità estere a catena corta, mentre i segmenti morbidi sono solitamente polieteri alifatici e glicoli poliestere.
Poiché questo materiale flessibile per la stampa 3D è considerato un materiale di livello ingegneristico, non è un materiale che si vede spesso come il TPU.
Il TPC ha una bassa densità, con un intervallo di elasticità compreso tra il 300 e il 350%. La sua durezza Shore varia da 40 a 72 D.
Il TPC presenta una buona resistenza agli agenti chimici e un'elevata resistenza, con buona stabilità termica e resistenza alla temperatura.
Durante la stampa con TPC, si consiglia di mantenere la temperatura tra 220 e 260 gradi Celsius, la temperatura del letto tra 90 e 110 gradi Celsius e la velocità di stampa invariata rispetto al TPU.
TPA
Il copolimero chimico di TPE e nylon denominato poliammide termoplastica è una combinazione di consistenza liscia e lucida tipica del nylon e flessibilità, un vantaggio del TPE.
Presenta un'elevata flessibilità ed elasticità, comprese tra il 370 e il 497 percento, con una durezza Shore compresa tra 75 e 63 A.
È eccezionalmente durevole e presenta una stampabilità pari a quella del TPC. Presenta inoltre una buona resistenza al calore e un'ottima adesione degli strati.
La temperatura dell'estrusore della stampante durante la stampa di questo materiale dovrebbe essere compresa tra 220 e 230 gradi Celsius, mentre la temperatura del letto dovrebbe essere compresa tra 30 e 60 gradi Celsius.
La velocità di stampa della stampante può essere la stessa consigliata per la stampa di TPU e TPC.
L'adesione al letto della stampante dovrebbe essere basata su PVA e il sistema di estrusione può essere sia a trasmissione diretta che Bowden.
Data di pubblicazione: 10-lug-2023