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Stampanti 3d a resina: cosa sono e come funzionano
- 02 Ott, 2023
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Stampanti 3D Resina
Le stampanti 3D a resina, comunemente conosciute come stampanti a stereolitografia, sono attualmente leader indiscusse nella manifattura additiva per quanto riguarda la velocità. Nonostante il loro processo produttivo si basi sulla sovrapposizione di strati di materiale fotopolimerico, queste macchine, che spaziano dalla fascia professionale a quella economica, si distinguono per l'ampia varietà di tecnologie che offrono.
Le stampanti 3D a resina si distinguono per la loro meccanica essenziale, che contrasta nettamente con la complessità delle stampanti 3D a deposizione di filamento fuso (FDM).
A differenza di molte altre tecniche di produzione additiva, gran parte delle stampanti 3D a resina si basano su un singolo asse di movimento, principalmente lungo la direzione verticale (asse Z).
Tuttavia, la semplicità meccanica di queste stampanti non deve ingannare, poiché sono in grado di produrre componenti con una risoluzione notevolmente superiore rispetto a qualsiasi altra tecnologia attualmente disponibile sul mercato.
Stereolitografia
SLA
Digital Light Processing
DLP
Liquid Cristal Display
LCD
Stampanti 3d a resina: vantaggi e svantaggi
L'adozione di queste tecnologie offre notevoli vantaggi, tra cui una straordinaria rapidità di produzione e, soprattutto, la capacità di realizzare forme estremamente complesse con una precisione e risoluzione senza pari.
D'altra parte, ci sono alcune sfide da considerare nell'utilizzo delle stampanti 3D a resina. Queste includono la limitazione nell'uso di un singolo materiale durante la produzione di una parte, poiché la vasca dei materiali può contenere solo un materiale alla volta. Inoltre, la rimozione dei supporti di stampa può rivelarsi un'operazione complessa e rischiosa, poiché i supporti hanno le stesse caratteristiche meccaniche della parte stessa, e la loro rimozione potrebbe compromettere l'integrità del componente.
È importante sottolineare che l'handling dei materiali in questo contesto coinvolge sostanze altamente tossiche, sia per quanto riguarda le emissioni odorigene sia per il rischio di contatto diretto, che è fortemente sconsigliato. Se si opta per l'uso di queste tecnologie, è necessario istituire una stazione dedicata all'handling prima e dopo la stampa.
La prima stazione è fondamentale per la pulizia della vasca e il caricamento del materiale, mentre la seconda è essenziale per eseguire il lavaggio, le operazioni post-processo come il trattamento UV, e la rimozione dei supporti di stampa.
Stereolitografia SLA
La stereolitografia ha segnato il punto zero delle tecnologie di manifattura additiva. Rappresenta infatti il primo sistema di stampa 3D commercializzato al mondo.
Nel 1983 Chuck Hull, oggi proprietario di 3DSystems, ha brevettato e venduto la sua SLA1 ovvero il primo stereolitografo della storia o meglio, la prima stampante 3D al mondo.
Stampante a resina SLA: come funziona
I sistemi di manifattura additiva con tecnologia SLA sono caratterizzati da una piattaforma di stampa ancorata all’asse Z che si muove dall’alto verso il basso e va ad immersione in una vasca (VAT) contenente resine fotopolimeriche.
Una sorgente luminosa (un laser UV) la cui traiettoria viene modificata attraverso un sistema a specchi e lenti, delinea strato dopo strato i vari layer.
La materia prima allo stato liquido infatti, esposta ad una sorgente luminosa, cambia il suo stato (da liquido a solido) e determina quindi layer by layer la creazione della geometria assegnata.
Le stampanti 3d a resina con tecnologia SLA possono inoltre essere configurate con soluzioni top-bottom oppure bottom top.
Nell’immagine è rappresentato un’architettura top-bottom quindi la piattaforma di stampa si sposta dall’alto verso il basso. Nelle soluzioni bottom-top invece, il sistema laser-specchio è situato nella zona bassa della stampante 3d e la vat si trova nella parte centrale superiore. Il movimento della piattaforma su questa tipologia di stampante 3d a resina, va dal basso verso l’alto.
Vantaggi
Elevato volume di stampa
Altissima risoluzione
Geometrie molto complesse
Svantaggi
Unico materiale di stampa
Rimozione supporti
Stampante 3D a resina DLP
La tecnologia di stampa 3D DLP, insieme alla tecnologia LCD, spicca come la soluzione più veloce attualmente disponibile sul mercato.
Dal punto di vista della struttura meccanica, il sistema DLP presenta notevoli somiglianze con la tecnologia della stereolitografia, ma si distingue in modo significativo per quanto riguarda la fonte luminosa utilizzata per esporre i fotopolimeri.
Invece di affidarsi a un raggio laser, le stampanti 3D a resina DLP adottano un approccio diverso, con un proiettore posizionato nella parte inferiore dell'apparecchio che emette la luce dal basso verso l'alto.
Digital Light Processing: come funziona
Mediante una superficie trasparente, la luce incide su una vasca che racchiude i fotopolimeri, e al suo interno si trova la piattaforma di stampa.
Gradualmente, strato dopo strato, la piattaforma si solleva dal basso verso l'alto fino a completare l'intera struttura.
Vantaggi
Velocità di produzione molto elevata
Alta risoluzione
Geometrie molto complesse
Svantaggi
Unico materiale di stampa
Volume di stampa ridotto
Rimozione supporti di stampa
Stampa 3D a resina LCD
La tecnologia delle stampanti 3D LCD segna la più recente avanzata tra le stampanti 3D a resina.
Dal punto di vista della struttura meccanica, queste stampanti sono sostanzialmente simili a un sistema di stampa 3D DLP, ma si distinguono per la fonte luminosa utilizzata per l'esposizione dei fotopolimeri nella vasca.
Digital Light Processing: come funziona
La sorgente luminosa delle stampanti 3D a resina LCD è basata su una luce UV che viene proiettata su uno schermo LCD, il quale serve a esporre i fotopolimeri.
Progressivamente, strato dopo strato, la piattaforma, che inizialmente è in contatto con il fondo della vasca, si alza fino a completare l'intera struttura.
Vantaggi
Velocità di produzione molto elevata
Alta risoluzione
Geometrie molto complesse
Svantaggi
Unico materiale di stampa
Volume di stampa ridotto
Rimozione supporti di stampa
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