Prototipazione Rapida & Stampa 3D

Cos'è ?

La prototipazione rapida è un insieme di tecniche industriali volte alla realizzazione fisica del prototipo da parte di un file tridimensionale e poi stampato in 3D. Esistono svariate tecnologie di stampa 3D (vedi il grafico in basso). Ognuna presenta pro e contro in base alla tipologia e/o alla geometria del prototipo che si va a stampare.

Noi di ADV-Design Studio è dal 2008 che studiamo, ricerchiamo e lavoriamo in questo campo e oggi, mettiamo la nostra esperienza a disposizione di tutti per rendere vive le vostre idee, le vostre forme i vostri sogni.

Tecnologie di stampa 3D

La Fused Deposition Modeling (FDM), è stata sviluppata alla fine degli anni 80 da Scott Trump, cofondatore in seguito di Stratasys, produttore di macchine e materiali per la stampa 3D. La FDM è a tutt’oggi un marchio commerciale di Stratasys, anche se il suo brevetto è scaduto nel 2009 (una tecnologia simile è nota sul mercato anche come FFF, ovvero fabbricazione a fusione di filamento). I materiali che possono essere usati sono soprattutto ABS, PLA (polimero basato sull’amido vegetale che ha il vantaggio di essere più biodegradabile dell’ABS), PPSF (polyphenylsulfone), policarbonato e politermide. Un estrusore che si muove su tre assi riscalda questo materiale, in genere confezionato in rotoli di sottili filamenti, e lo deposita fino a costruire il modello. Il software di gestione della stampante è in grado di generare anche i supporti necessari per le parti a sbalzo e per sostituire le parti piene con telai in modo da rendere l’oggetto leggero e comunque resistente, risparmiando materia prima.

Stampanti ad alta precisione che costruiscono prototipi calcinabili per il settore dentale e resine resistenti per prototipi anche verniciabili per gioielleria, modellismo ed elettrotecnica attraverso la fotopolimerizzazione di resina liquida fotosensibile illuminata da un proiettore.

Stampanti ad alta precisione che costruiscono prototipi calcinabili per il settore dentale e resine resistenti per prototipi anche verniciabili per gioielleria, modellismo ed elettrotecnica attraverso la fotopolimerizzazione di resina liquida fotosensibile illuminata da un proiettore.

PolyJet, metodo avanzato di produzione additiva di proprietà di Stratasys, consiste in testine simili a quelle delle stampanti a getto d’inchiostro che depositano fotopolimeri a base acrilica o fotopolimeri elastomerici su strati sottilissimi che polimerizzano con luce UV. Le macchine stampano con strati da 16 micron e un livello di precisione fino a 0,1 mm per superfici lisce, pareti sottili e geometrie complesse. È l’unica tecnologia in grado di supportare un’ampia gamma di materiali con proprietà diverse: dalla gomma ai materiali rigidi, dai materiali opachi a quelli trasparenti. Tra i punti di forza di questa tecnologia citiamo la possibilità di realizzare prototipi in costampato anche di forme molto complesse, l’elevata precisione di stampa (± 0.1mm ogni dieci centimetri) e la velocità. I pezzi ottenuti hanno una resistenza inferiore a quelli realizzati con stereolitografia.

La stereolitografia SLA (StereoLithography Apparatus) è la più vecchia tecnica di prototipazione rapida, ma é tutt’oggi molto utilizzata, in quanto permette di ottenere particolari con un ottimo dettaglio superficiale.

Un’altra tecnologia importante è siglata SLS, Selective Laser Sintering. Anche i questo caso i vari brevetti che la compongono sono scaduti (quello fondamentale lo scorso febbraio, un altro nel 2006) o scadranno nel corso del 2014. È una tecnologia sviluppata dal ricercatore Carl R. Deckard dell’Università del Texas, inizialmente detentrice dei brevetti, con il supporto della Darpa (Agenzia governativa del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti incaricata dello sviluppo di nuove tecnologie per uso militare). Tecnologie e licenze sono poi passate alla DTM Corporation e quindi alla 3D Systems. La SLS fa uso di un laser per sinterizzare (fondere) polveri termoplastiche, metalliche o silicee. La macchina stende strato dopo strato le polveri su una tavola che si abbassa progressivamente. Il principale vantaggio di questa tecnologia sta nel fatto che si possono impiegare vari tipi di materie prime (anche in grado di restituire elevate rese meccaniche e termiche) e che non sono necessari supporti perché è la polvere non sinterizzata stessa che provvede a sostenere i piani superiori. Questa polvere va rimossa alla fine del processo con un procedimento abbastanza semplice e veloce. Se si usano polveri metalliche o ceramiche è necessario migliorare le caratteristiche del manufatto con un trattamento termico. I prototipi realizzati con la sinterizzazione laser selettiva sono più resistenti e precisi di quelli ottenuti mediante stereolitografia, ma la loro finitura è tutt’altro che buona per la sua granulosità.

Stampanti professionali con qualità e dettagli straordinariamente precisi (testina di stampa con 618 ugelli, un materiale di supporto solubile che si genera automaticamente dal software, strati sino a 16 micron conrisoluzione X-Y-Z sino a 750x750x1600 DPI). Resine plastiche performanti con caratteristiche meccaniche in grado di soddisfare le esigenze di prototipazione professionale e piccole produzioni. Dental MJP: Resine BIOCOMPATIBILI per la realizzazione di modelli calcinabili, guide chirurgiche, scheletrati e modelli mascellari.

L’acronimo “DMP” sta per “Direct Metal Printing”, traducibile in “stampa diretta a metallo”, e fa parte della lunga lista di tecnologie di stampa 3D offerte da 3D Systems – qui potete trovarne una dettagliata descrizione.

Il processo produttivo di questa tecnologia consiste nel posizionare un letto di polveri metalliche che successivamente verranno fuse attraverso un raggio laser. Finita la lavorazione sullo strato, un rullo si azionerà andando a posizionare un secondo letto molto sottile di polvere, il quale verrà nuovamente lavorato dal raggio laser, andando a fonderlo con lo strato precedente. Ovviamente, in modo da ottenere a fine stampa le geometrie e i volumi desiderati, il raggio laser andrà a colpire solamente le aree interessate alla realizzazione del pezzo, tralasciando completamente il resto delle polveri. In questo modo, le polveri non lavorate potranno essere recuperate e riutilizzate per la stampa successiva.
La tecnologia di stampa 3D DMP è molto apprezzata in quanto permette di produrre oggetti unici e pronti all’utilizzo, semplificando la fase produttiva rispetto ad altre tecniche tradizionali. Gli oggetti ottenuti saranno già pronti per essere rifiniti o per essere messi sotto sforzo, grazie alle resistenze meccaniche del materiale stesso di cui sono costituiti.

Percentuali d'uso nel mondo:
FDM
40%
DLP
20%
LOM
05%
PolyJet
07%
SLA
05%
SLS
04%
MJP
16%
DMP
03%