Vi siete mai chiesti perché la tecnologia di stampa 3D sta guadagnando terreno e sta sostituendo le vecchie tecnologie di produzione tradizionali?
Se provate a elencare i motivi per cui sta avvenendo questa trasformazione, 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, attraverso la customizzazione, che essa è in grado di sostituire le tecnologie di produzione tradizionali basate sulla standardizzazione.
La flessibilità è un fattore nascosto che spinge le persone a cercare la personalizzazione. E il fatto che sul mercato siano disponibili materiali flessibili per la stampa 3D, che consentono agli utenti di sviluppare componenti sempre più flessibili e prototipi funzionali, è fonte di pura gioia per molti.
La stampa 3D di capi d'abbigliamento e di protesi per braccia è un esempio di applicazione 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. Al momento, non disponiamo di una tecnologia di stampa 3D della gomma e, finché questo materiale non diventerà completamente stampabile, dovremo accontentarci di alternative.
Secondo le ricerche, le alternative più simili alla gomma sono gli elastomeri termoplastici. In questo articolo analizzeremo in dettaglio quattro diversi tipi di materiali flessibili.
Questi materiali flessibili per la stampa 3D si chiamano TPU, TPC, TPA e Soft PLA. Inizieremo fornendovi una breve panoramica sui materiali flessibili per la stampa 3D in generale.
Qual è il filamento più flessibile?
Scegliere filamenti flessibili per il tuo prossimo progetto di stampa 3D ti aprirà un mondo di possibilità diverse per le tue stampe.
Con il filamento flessibile non solo è possibile stampare una vasta gamma di oggetti diversi, ma se si dispone di una stampante con estrusore doppio o multi-testa, si possono realizzare stampe davvero sorprendenti.
Con la tua stampante è possibile stampare componenti e prototipi funzionali come infradito personalizzate, teste antistress a forma di sfera o semplici smorzatori di vibrazioni.
Se siete determinati a utilizzare il filamento flessibile per stampare i vostri oggetti, riuscirete sicuramente a trasformare le vostre idee in realtà.
Con così tante opzioni disponibili oggi in questo campo, sarebbe difficile immaginare quanto tempo sia già trascorso nel settore della stampa 3D senza questo materiale di stampa.
Per gli utenti, stampare con filamenti flessibili, all'epoca, era una vera scocciatura. La difficoltà era dovuta a molti fattori, tutti riconducibili a un unico elemento comune: questi materiali sono molto morbidi.
La morbidezza del materiale flessibile per la stampa 3D rendeva rischioso stamparli con una stampante qualsiasi; serviva invece qualcosa di veramente affidabile.
All'epoca, la maggior parte delle stampanti 3D soffriva del problema dell'effetto "filamento": ogni volta che si spingeva qualcosa attraverso l'ugello senza una certa rigidità, il materiale si piegava, si torceva e opponeva resistenza.
Chiunque abbia familiarità con la fuoriuscita del filo da un ago per cucire qualsiasi tipo di tessuto può comprendere questo fenomeno.
A parte il problema dell'effetto di spinta, la produzione di filamenti più morbidi come il TPE era un'impresa davvero ardua, soprattutto con tolleranze ristrette.
Se si considerano tolleranze ristrette e si avvia la produzione, esiste la possibilità che il filamento prodotto presenti difetti di fabbricazione, inceppamenti e problemi di estrusione.
Ma le cose sono cambiate: attualmente esiste una vasta gamma di filamenti morbidi, alcuni dei quali presentano persino proprietà elastiche e diversi livelli di morbidezza. PLA, TPU e TPE morbidi ne sono alcuni esempi.
Durezza Shore
Questo è un criterio comune che potresti trovare indicato dai produttori di filamenti accanto al nome del loro materiale per la stampa 3D.
La durezza Shore è definita come la misura della resistenza di un materiale alla penetrazione.
Questa scala è stata inventata in passato, quando non esistevano punti di riferimento per valutare la durezza dei materiali.
Prima dell'invenzione della durezza Shore, quindi, le persone dovevano basarsi sulla propria esperienza per spiegare la durezza di un materiale su cui avevano effettuato degli esperimenti, anziché indicare un valore numerico.
Questa scala diventa un fattore importante da considerare quando si valuta quale materiale per lo stampo scegliere per la produzione di una parte di un prototipo funzionale.
Ad esempio, quando si desidera scegliere tra due tipi di gomma per realizzare uno stampo di una ballerina in gesso, la durezza Shore indica che una gomma con una durezza di 70 A è meno utile di una gomma con una durezza Shore di 30 A.
In genere, quando si lavora con i filamenti, si sa che la durezza Shore raccomandata 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 di 75A.
Cosa considerare quando si acquista un filamento flessibile?
Quando si acquista un filamento, non solo quelli flessibili, è necessario considerare diversi fattori.
Dovresti partire da un punto centrale che sia per te il più importante, qualcosa come la qualità del materiale che si tradurrà in una parte esteticamente gradevole di un prototipo funzionale.
Bisogna quindi considerare l'affidabilità della catena di approvvigionamento: il materiale utilizzato per la stampa 3D deve essere disponibile in modo continuativo, altrimenti si rischia di utilizzare materiali con disponibilità limitata.
Dopo aver considerato questi fattori, dovresti pensare all'elevata elasticità e all'ampia varietà di colori. Infatti, non tutti i materiali flessibili per la stampa 3D sono disponibili nel colore che desideri.
Dopo aver considerato tutti questi fattori, è possibile valutare il servizio clienti e il prezzo dell'azienda rispetto a quelli di altre aziende presenti sul mercato.
Di seguito elenchiamo alcuni dei materiali che è possibile scegliere per stampare un componente flessibile o un prototipo funzionale.
Elenco dei materiali flessibili per la stampa 3D
Tutti i materiali menzionati di seguito presentano alcune caratteristiche fondamentali, come la flessibilità e la morbidezza. Inoltre, possiedono un'eccellente resistenza alla fatica e buone proprietà elettriche.
Questi materiali possiedono un'eccezionale capacità di smorzamento delle vibrazioni e una notevole resistenza agli urti. Sono resistenti agli agenti chimici e atmosferici e presentano una buona resistenza allo strappo e all'abrasione.
Sono tutti riciclabili e hanno una buona capacità di assorbimento degli urti.
Requisiti della stampante per la stampa con materiali flessibili per la stampa 3D
Prima di stampare con questi materiali, è necessario impostare alcuni parametri standard sulla stampante.
La temperatura dell'estrusore della stampante dovrebbe essere compresa tra 210 e 260 gradi Celsius, mentre la temperatura del piano di stampa dovrebbe variare dalla temperatura ambiente a 110 gradi Celsius, a seconda della temperatura di transizione vetrosa del materiale che si intende stampare.
La velocità di stampa consigliata per la 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 ed è consigliabile utilizzare una ventola di raffreddamento per una post-elaborazione più rapida dei pezzi e dei prototipi funzionali che produci.
Difficoltà riscontrate durante la stampa con questi materiali
Naturalmente, ci sono alcuni aspetti da tenere in considerazione prima di stampare con questi materiali, in base alle difficoltà riscontrate in precedenza dagli utenti.
-È risaputo che gli elastomeri termoplastici vengono gestiti male dagli estrusori della stampante.
- Assorbono umidità, quindi aspettatevi che la stampa aumenti di dimensioni se il filamento non viene conservato correttamente.
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 un materiale molto diffuso sul mercato, quindi, acquistando filamenti flessibili, è molto probabile che vi imbattiate in questo tipo di materiale rispetto ad altri.
È rinomato sul mercato per la sua maggiore rigidità e la facilità di estrusione che offre rispetto ad altri filamenti.
Questo materiale possiede una buona resistenza e un'elevata durabilità. Ha un'ampia gamma di elasticità, nell'ordine del 600-700%.
La durezza Shore di questo materiale varia da 60 A a 55 D. Presenta un'eccellente stampabilità ed è semitrasparente.
La sua resistenza chimica ai grassi e agli oli lo rende particolarmente adatto all'utilizzo con le stampanti 3D. Questo materiale presenta inoltre un'elevata resistenza all'abrasione.
Si consiglia di mantenere la temperatura della stampante tra 210 e 230 gradi Celsius e quella del piano di stampa tra la temperatura ambiente e i 60 gradi Celsius durante la stampa con TPU.
La velocità di stampa, come già accennato, dovrebbe essere compresa tra cinque e trenta millimetri al secondo, mentre per l'adesione al piano di stampa si consiglia di utilizzare del nastro Kapton o del nastro da pittore.
L'estrusore dovrebbe essere a trasmissione diretta e la ventola di raffreddamento non è consigliata, almeno per i primi strati di questa stampante.
TPC
L'acronimo sta per copoliestere termoplastico. Chimicamente, si tratta di esteri polieterici che presentano una sequenza alternata e casuale di glicoli a catena lunga o corta.
I segmenti rigidi di questa parte sono unità estere a catena corta, mentre i segmenti flessibili sono solitamente polieteri alifatici e poliglicoli poliestere.
Poiché questo materiale flessibile per la stampa 3D è considerato un materiale di livello ingegneristico, non lo si vede con la stessa frequenza del TPU.
Il TPC ha una bassa densità con un intervallo elastico compreso tra il 300 e il 350%. La sua durezza Shore varia da 40 a 72 D.
Il TPC mostra una buona resistenza agli agenti chimici e un'elevata resistenza meccanica, unitamente a una buona stabilità termica e resistenza alle alte temperature.
Durante la stampa con TPC, si consiglia di mantenere la temperatura tra 220 e 260 gradi Celsius, la temperatura del piatto tra 90 e 110 gradi Celsius e la stessa velocità di stampa utilizzata per il TPU.
TPA
Il copolimero chimico di TPE e Nylon, denominato poliammide termoplastica, è una combinazione della consistenza liscia e lucida tipica del Nylon e della flessibilità, un vantaggio non indifferente 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 resistente e offre una stampabilità allo stesso livello del TPC. Possiede una buona resistenza al calore e un'ottima adesione tra gli strati.
Durante la stampa di questo materiale, la temperatura dell'estrusore della stampante dovrebbe essere compresa tra 220 e 230 gradi Celsius, mentre la temperatura del piano di stampa dovrebbe essere compresa tra 30 e 60 gradi Celsius.
La velocità di stampa della stampante può essere la stessa consigliata sia per la stampa su TPU che su TPC.
L'adesione al piano di stampa della stampante dovrebbe essere a base di PVA e il sistema di estrusione può essere sia a trasmissione diretta che Bowden.
Data di pubblicazione: 10 luglio 2023