Nozioni di base sulla stampa 3D: tipi di stampante 3D

La stampa 3D non funziona esattamente come la stampa normale, mentre quando si tratta di inchiostro su carta, quasi tutte le macchine che utilizzano, beh, carta e inchiostro, andranno bene, la stampa 3D è molto più specifica. Non tutte le stampanti, o anche ogni tipo di stampante, sono adatte a ogni tipo di filamento o progetto: dovrai fare le tue ricerche prima di sceglierne una per assicurarti di ottenere il tipo giusto per le tue esigenze.

Ecco un riepilogo di alcuni dei tipi più comuni di stampanti 3D che puoi trovare. Non è un elenco completo, ma questi sono quelli che un appassionato di stampa 3D in erba deve conoscere!

SLA

SLA o stereolitografia è stato il primo tipo di stampa 3D in assoluto. Creato nel 1986 da Chuck Hall, utilizza una tecnica di stampa chiamata Vat Polymerisation: utilizza gomma fotopolimerica esposta a una fonte di luce. Questo tipo di stampante è ideale per superfici lisce e alti livelli di dettaglio sui progetti stampati.

Non è particolarmente adatto ai principianti e ha molti usi in medicina, dove viene utilizzato per stampare modelli anatomici e microfluidica. La stampante utilizza più specchi disposti per puntare un pilastro laser attraverso la gomma utilizzata come filamento, in modo che possa formare i diversi strati nella zona di formatura.

Precisione e velocità sono fondamentali e i progetti di stampa 3D sono costruiti dalla base. Oltre agli usi menzionati in medicina, questa tecnica di stampa è utile anche nell'industria aeronautica e automobilistica. Le stampanti di questo tipo includono ProJets e Vipers.

SLS

La sinterizzazione laser specifica o SLS ammorbidisce le polveri di nylon in una solida struttura in plastica. I materiali utilizzati sono termoplastici, il che significa che i risultati sono resistenti, adatti per innesti a scatto e usi ad alto impatto. La tecnica utilizzata è denominata fusione del letto di alimentazione. Un termoplastico verrà riscaldato fino a poco prima che si liquefa e quindi stratificato sulla fase di formatura. Un laser viene utilizzato per sinterizzare la polvere che è stata impilata in uno strato solido e duro - e quando un segmento trasversale è completo, il tavolino scende dell'altezza di quello strato, viene aggiunta più polvere e il laser la sinterizza di nuovo ad un solido.

La polvere in eccesso che viene aggiunta ma non sinterizzata serve come una sorta di materiale di supporto che alla fine cadrà. Per questo motivo non sono necessarie strutture di supporto. Il vantaggio principale di SLS è che crea grandi proprietà meccaniche, con l'inconveniente di tempi di consegna più lunghi rispetto ad altri tipi di stampanti. Gli esempi includono Sinterit Lisa, Formlabs Fuse 1 e Sharebot SnowWhite 2.

FDM/FFF

Fused Deposition Modeling e Fused Filament Fabrication sono tipi di stampante simili. Espellono una fibra di plastica strato per strato nella fase di formatura. In questo modo è possibile creare modelli completi in modo relativamente rapido ed efficiente. Le superfici create tendono ad essere tutt'altro che lisce e anche i modelli risultanti di solito non sono troppo resistenti. In altre parole, l'utilizzo effettivo delle parti stampate può essere piuttosto limitato. Nonostante ciò, questo tipo di stampante è un'ottima scelta per i principianti in quanto è facile da sperimentare e abbastanza facile da usare.

Detto questo, questo tipo di stampante può essere uno dei più convenienti per le stampanti con un budget limitato. Una bobina di filamento viene inserita nella stampante e quindi spinta attraverso un beccuccio riscaldato. I materiali più comuni utilizzati sono PLA, ABS e PET, ma funzionano anche altri, a seconda del beccuccio utilizzato.

La testina della stampante si muove lungo gli assi impostati ed eroga la plastica liquefatta strato per strato. Quando un livello è completo, viene avviato il livello successivo fino al completamento dell'oggetto. Alcuni dei migliori usi per questa tecnica sono gli infissi e gli involucri, ma FFF e FDM sono adatti anche per tutti i tipi di piccoli progetti di vanity print.

I modelli di stampanti includono Snapmaker e Ultimaker, oltre a molti altri. Data la diffusione attuale di questo tipo di stampante, esistono tantissimi modelli differenti in tutte le fasce di prezzo.

DLP

Il Digital Light Processing è in qualche modo simile alla stampa SLA. Stampa più velocemente e scopre gli strati allo stesso tempo piuttosto che farlo in parti trasversali con l'uso di un laser. SLA e DLP hanno scopi di utilizzo simili e sono modelli del tipo di forma di infusione. A differenza di FFF, le superfici sono lisce e quindi i progetti possono trovare applicazioni in cose come le applicazioni dentali.

D'altro canto, le stampe DLP sono un po' deboli. Normalmente non sono utili per parti meccaniche o tutto ciò che richiede particolare stabilità. Per quanto riguarda le differenze tra SLA e DLP, dove il primo utilizza un laser per disegnare forme arrotondate, DLP utilizza uno schermo per proiettare voxel quadrati di una certa dimensione minima per creare le forme che vengono stampate.

Le stampanti di questo tipo includono Micromake L2, SprintRay Moonray e Anycubic Photon S.

MJF

Le stampanti Multi Jet Fusion assemblano parti da polvere di nylon. Piuttosto che un laser (come nella stampa SLS), viene utilizzato un cluster a getto d'inchiostro per applicare il calore per sciogliere la polvere. Il risultato sono proprietà meccaniche più stabili e prevedibili, nonché migliori risultati di superficie.

I tempi di fabbricazione più rapidi offerti da questa tecnica portano anche a costi di creazione inferiori. La testina di stampa emette centinaia di piccole goccioline di fotopolimero che vengono polimerizzate e solidificate successivamente alla luce UV. Quando un livello è polimerizzato, viene applicato il livello successivo fino al completamento dell'oggetto.

Questa tecnica ha bisogno di un materiale di supporto che viene rimosso dopo la manipolazione. Sebbene ciò possa presentare alcune difficoltà, MJF è una delle uniche tecniche che consente alle stampanti di produrre più oggetti in una singola riga senza sacrificare la velocità di costruzione. Può anche produrre cose utilizzando materiali diversi e in tono pieno. Ciò significa che, se disposte in modo ottimale, MJF può produrre in serie piccole parti identiche molto più velocemente di qualsiasi altro tipo di stampante. Le stampanti di questo tipo includono la serie HP Jet Fusion.

PolyJet

Le stampanti PolyJet producono parti lisce e precise adatte a una varietà di cose. Offrono una risoluzione di strato microscopica e possono produrre sia pareti sottili che elementi complessi poiché possono lavorare con la più ampia varietà di materiali di qualsiasi stampante 3D (a condizione che siano dotati del giusto ugello/letto, ovviamente). Le stampe PolyJet possono essere utilizzate per creare attrezzature, stampi e vari strumenti di produzione.

C'è una varietà di modelli di stampanti specifici per l'uso nel lavoro odontoiatrico, per i laboratori odontotecnici e la stampa dentale. Le stampe veloci e di alta qualità che risultano da questa tecnologia la rendono un'ottima scelta per quel tipo di uso medico. Queste stampanti funzionano utilizzando diverse testine a getto: depositano uno strato di materiale di costruzione scorrendo lungo un asse. Ogni testa contribuisce con quantità diverse in punti diversi per creare qualunque sia la forma di quello strato. Le configurazioni più comuni di queste stampanti sono dotate di una testina di stampa a getto d'inchiostro multi-ugello.

I materiali distribuiti vengono lavati e induriti da uno strato UV prima che la stampante si muova: la piattaforma rilascia uno strato e viene aggiunto lo strato successivo. Le materie prime e i filamenti sono immagazzinati non su bobine ma piuttosto in cartucce che sono collegate agli ugelli, non diversamente da una normale stampante a getto d'inchiostro. Le stampanti di questo tipo includono la serie Connex 3, la Objet30 e la J5 DentaJet.

DMLS

Le stampanti DMLS hanno un'applicazione principale: stampare oggetti a base di metallo. Utilizzando additivi a base di metallo, DMLS sono le macchine standard per qualsiasi tipo di stampa 3D che coinvolga i filamenti MF. Mentre alcune altre stampanti sono in grado di gestire anche il materiale, quelle DMLS sono particolarmente brave nel creare parti uniformi con qualità simili a cose che sono state fuse in metallo "normale".

DMLS è l'abbreviazione di Direct Metal Laser Sintering, ed è esattamente così che funziona: utilizza un laser ad alta potenza per fondere strati in polvere di miscele di metallo/plastica prima di indurirli nuovamente per creare il progetto. Funziona in modo simile a come si potrebbe saldare o saldare con un laser molto fine e preciso, tuttavia è più veloce e molto più preciso di quanto le mani umane possano sperare di essere.

Queste stampanti sono abbastanza complicate da usare e richiedono/utilizzano alcuni elementi non convenzionali (come la camera di costruzione solitamente piena di gas argon) e quindi non sono affatto adatte ai principianti, soprattutto considerando i loro prezzi dolorosamente alti. Detto questo, possono lavorare con varie leghe e metalli, tra cui acciaio, titanio, nichel, cobalto e rame. I modelli di stampante DMLS includono EOS M 290 e FormUp 350.

EBM

Electron Beam Melting è un tipo di stampa per fusione a letto di polvere. Utilizza un raggio di elettroni anziché il tipico laser per fondere le particelle e costruire la parte. Crea strutture incredibilmente stabili e resistenti fondendo metallo su metallo. Attualmente, questa tecnologia viene utilizzata e prodotta solo da un'azienda: GE Additive.

Rispetto ad altre stampanti che utilizzano i laser come fonte di calore, le stampanti EBM utilizzano un cannone elettronico per estrarre elettroni da, ad esempio, un filamento di acciaio al tungsteno nel vuoto. Vengono quindi velocizzati e proiettati sulla polvere metallica che si deposita per ogni strato.

Quando il progetto viene stampato, le polveri in eccesso vengono rimosse con una cerbottana. Poiché l'intero processo avviene sotto vuoto, le parti e la polvere non si ossidano durante l'utilizzo e, una volta terminata la stampa, è possibile utilizzare direttamente una buona quantità di polvere inutilizzata. Questo è diverso dalla maggior parte delle altre tecniche di stampa e riduce significativamente il costo di stampa, poiché i materiali possono diventare piuttosto costosi, specialmente quando si tratta di filamenti metallici.

Rispetto alle stampanti a raggio laser, quelle a raggio di elettroni hanno il vantaggio della velocità, ma soffrono un po' per quanto riguarda la precisione e la dimensione massima del pezzo di produzione. Poiché il raggio è più ampio di un laser, alcune cose che sono possibili con un laser non possono essere eseguite in una stampante EBM. Dato il numero limitato di modelli di stampanti disponibili, c'è anche una limitazione sulle dimensioni delle parti: il volume di produzione di una stampante laser può facilmente essere doppio rispetto a un modello EBM comparabile.