Esistono tre tecniche principali per la stampa 3D di materiali plastici. Questi sono FDM, SLS ed resina Stampa 3D. Le differenze in queste tecniche possono essere trovate nei link sopra. Tutte le tecniche hanno i loro vantaggi, materiali compatibili e svantaggi. Le differenze nelle scelte dei materiali per ciascuna tecnica di stampa 3D sono spiegate in questo articolo. Impara di più riguardo stampa 3D con resina e filamento nel link.
Immagine di Formlab: confronto della stampa 3D FDM, SLS e SLA
Differenza tra plastica per stampa 3D FDM (FFF), SLS e resina
Le tre principali tecniche di stampa 3D, FDM, SLS e stampa 3D in resina, utilizzano polimeri diversi. FDM è ampiamente utilizzato e compatibile con una gamma di filamenti termoplastici. PLA e ABS sono per lo più utilizzati e più facili da stampare. Per l'utente esperto c'è una vasta gamma di materiali:
- –PLA
- – PETG
- – tpu
- - ADDOMINALI
- - COME UN
- – PA – Nylon
- - PC
- – VAVA
- - Fianchi
- – SCOPRI
- – PP
- –PEI
- – pvc
- –PVDF
La maggior parte dei materiali termoplastici di livello tecnico richiede una macchina più professionale, ad esempio con una camera riscaldata. Le proprietà di questi materiali sono ampiamente conosciute e accettate nell'industria dello stampaggio a iniezione. Tuttavia, a causa della stampa 3D e della sua struttura a strati, le proprietà dipendono fortemente dall'orientamento.
Immagine di Semplifica3D: proprietà di diversi materiali termoplastici per la stampa 3D a confronto.
Nel campo della stampa 3D SLS, sono disponibili alcuni materiali. Il motivo è che i materiali dovrebbero avere un comportamento di fusione molto specifico per consentire al laser di fondere le particelle insieme. I più popolari sono le poliammidi PA11 ed PA12. Accanto alle poliammidi riempite di vetro, PBT , PP ed TPE le polveri polimeriche sono recentemente disponibili per SLS.
Per la stampa 3D FDM e SLS, i polimeri sono già utilizzati e conosciuti dall'industria dello stampaggio a iniezione. Con la resina è un po' diverso. La resina è un materiale termoindurente e ogni produttore di resine produce le proprie formulazioni. Spesso questi materiali sono abbinati a materiali termoplastici come l'ABS su alcune delle sue proprietà.
Proprietà meccaniche dei filamenti per stampa 3D FDM
Come discusso in precedenza, i materiali utilizzati per la stampa 3D FDM sono già ampiamente conosciuti e accettati da molti settori. Tuttavia, va notato che con la stampa 3D, spesso non otterrai le stesse proprietà rispetto allo stampaggio a iniezione. Lo stampaggio a iniezione conferisce proprietà abbastanza isotropiche (proprietà simili in tutte le direzioni). Mentre con FDM c'è una forte influenza sull'adesione dello strato e le proprietà possono differire dalla direzione Z alla direzione XY. Nell'immagine qui sotto, da un articolo pubblicato di Universitat Politècnica de Catalunya, le differenze sono evidenti quando si stampa con filamento PLA.
Immagine di Universitat Politècnica de Catalunya : Principali effetti di (A) significa e (B) interazioni sul modulo di Young.
I ricercatori discutono: ”Modulo di Young Come risultato prevedibile, i provini orientati lungo la direzione dell'asse Z presentano la rigidità più bassa di tutti, a causa del loro comportamento fragile descritto, e quindi l'orientamento può essere definito come il parametro più influente (Figura 10A). Il modulo di deformazione più alto in regime elastico è definito da un orientamento delle fibre lungo la direzione dell'asse Y, a causa del diverso pattern depositato in questa direzione rispetto all'orientamento dell'asse X.
Un altro studio da ricercatori dell'Istituto di metrologia e ingegneria biomedica dell'Università di tecnologia di Varsavia hanno trovato risultati simili. Quando si confronta l'ABS stampato in 3D FDM in tre diverse direzioni di stampa con lo stampaggio a iniezione. Le proprietà dell'ABS stampato ad iniezione erano migliori e più isotropiche.
Immagine di metrologia e ingegneria biomedica, Università di tecnologia di Varsavia.
Va notato che i risultati potrebbero essere migliori in una stampante 3D più professionale o con condizioni di superficie più controllate come una camera riscaldata. L'ultimo studio ha utilizzato una stampante 2D a doppio ugello della serie CTC Bizer 3X PRO di CTC Electronic.
Quale resina è paragonabile al filamento PLA stampato in 3D?
La resina per stampa 3D utilizza elementi costitutivi e chimica diversi rispetto al PLA o ad altri materiali termoplastici, è difficile trovare un sostituto drop-in 1 contro 1. Tuttavia, alcune proprietà possono essere imitate nella resina. Vedi il confronto qui sotto con dati ottenuti da Ultimaker materiali di Farnell. Il NatureWorks Ingeo Biopolimero 3052D (PLA) è stato scelto come riferimento per il PLA stampato ad iniezione.
Tabella: confronto delle proprietà del PLA stampato in 3D con le resine fotopolimeriche.
| Properties | PLA (stampato in 3D) | PLA (stampato ad iniezione) | Deep Blue | Strong-X |
| Modulo di tensione | 2,35 GPa | - | 2,6 GPa | 3,1 – 3,4 GPa |
| Resistenza alla trazione | 49,5 MPa | 62 MPa | 73 MPa | 60 - 84 MPa |
| Allungamento a rottura | 5,2% | 3,5% | 5% | 3 - 6% |
| IZOD Resistenza all'urto (dentellato) | - | 16 J/m | 22 J/m | 17 J/m |
| IZOD Resistenza all'urto (dentellato) | 5,1 kJ/mXNUMX2 | - | - | - |
| Resistenza alla flessione | 103 MPa | 108 MPa | 82 MPa | 134 - 140 MPa |
| Modulo a flessione | 3,15 GPa | 3,6 GPa | 1,9 GPa | 3,3 – 3,5 GPa |
Nella tabella sopra è evidente che molte proprietà del PLA stampato in 3D possono essere imitate con la resina.
Quale resina è paragonabile al filamento ABS stampato in 3D?
Simile alla tabella sopra, le proprietà del filamento ABS stampato in 3D rispetto alle loro controparti in resina. Confrontando BASF Forward AM Ultrafuse ABS filamento a ABS (stampato ad iniezione) ed Liqcreate Resina per stampa 3D. È difficile fare un buon confronto in quanto esistono centinaia di gradi di ABS stampato a iniezione e la resistenza all'urto dei materiali termoplastici è spesso misurata in kJ/m2 mentre le resine usano J/m. confrontando alcune fonti diverse si ottiene il seguente confronto.
Tabella: confronto delle proprietà dell'ABS stampato in 3D con le resine fotopolimeriche.
| Properties | ABS (stampato in 3D in direzione XY) | ABS (stampato ad iniezione) | Liqcreate Clear Impact | Liqcreate Premium Tough |
| Modulo di tensione | 2,0 GPa | - | 1,4 GPa | 1,0 GPa |
| Resistenza alla trazione | 36,3 MPa | 36,3 MPa | 47 MPa | 28 MPa |
| Allungamento a rottura | 7,4% | 35% | 15 - 25% | 15 - 25% |
| IZOD Resistenza all'urto (dentellato) | n / a | ~200 J/m (fonte diversa) | 31 J/m | 43 J/m |
| IZOD Resistenza all'urto (dentellato) | 40,0 kJ/mXNUMX2 | 34 kJ/mXNUMX2 | - | - |
| Resistenza alla flessione | 56,6 MPa | 58 MPa | 58 MPa | 38 MPa |
| Modulo a flessione | 1,8 GPa | 1,8 GPa | 1,7 GPa | 1,0 GPa |
Nella tabella sopra è evidente che molte proprietà dell'ABS stampato in 3D possono essere imitate con la resina. Va notato che la resistenza all'urto dell'ABS è ancora molto superiore rispetto alla resina.
Proprietà meccaniche delle polveri termoplastiche per stampa 3D SLS
Le principali polveri termoplastiche utilizzate per la stampa 3D di parti SLS sono Nylon 11 (PA11) e Nylon 12 (PA12). Confronto delle proprietà di SLS stampato in 3D PA 12 di Formlabs alla PA12 stampata ad iniezione (GRILAMID L 25 NATURALE 6112) e la loro controparte in resina.
Tabella: confronto delle proprietà della PA3 stampata in 12D con le resine fotopolimeriche.
| Properties | PA12 (stampato in 3D in direzione XY) | PA12 (stampato ad iniezione) | Liqcreate Clear Impact |
| Modulo di tensione | 1,85 GPa | 1,1 | 1,4 GPa |
| Resistenza alla trazione | 50 MPa | 50 MPa | 47 MPa |
| Allungamento a rottura | 6 - 11% | > 50% | 15 - 25% |
| IZOD Resistenza all'urto (dentellato) | 32 J/m | ~144 J/m (fonte diversa) | 31 J/m |
| Resistenza alla flessione | 66 MPa | 58 MPa | 58 MPa |
| Modulo a flessione | 1,6 GPa | 1,8 GPa | 1,7 GPa |
Quasi tutte le proprietà meccaniche del PA3 stampato in 12D possono essere imitate Liqcreate Clear Impact resina, come mostrato nella tabella sopra. Ancora una volta va notato che la resistenza all'impatto della PA12 stampata a iniezione è molto più alta rispetto alla polvere o alla resina PA3 stampata in 12D SLS.
Sculpteo ha studiato in dettaglio questa differenza tra PA12 stampata a iniezione e PA3 stampata in 12D SLS in Questo articolo. L'hanno trovato “Il grafico mostrato di seguito confronta le proprietà di trazione del PA12 fabbricato tramite SLS rispetto alle parti prodotte con lo stampaggio a iniezione. I dati che rappresentano il campione stampato nella direzione X sono mostrati in rosso, il campione stampato nella direzione Z è mostrato in verde e il campione stampato ad iniezione è in blu.
Immagine di scultore: differenza nelle proprietà del PA12 stampato a iniezione rispetto a quello sinterizzato al laser
Continuano i ricercatori di Sculpteo: "Entrambi gli orientamenti di stampa SLS hanno dimostrato uno stress maggiore rispetto alla parte stampata a iniezione, ma, come la parte FDM, si sono rotti a sollecitazioni molto inferiori".
Proprietà meccaniche dei fotopolimeri per stampa 3D in resina
In superficie sembrava che i materiali SLS e FDM basati su noti polimeri avessero proprietà simili, ma alla fine alcune proprietà si discostano a causa della tecnica di lavorazione rispetto allo stampaggio a iniezione. Come detto prima, ai produttori di resina piace Liqcreate creare le proprie formulazioni e blocchi di costruzione diversi dai materiali termoplastici. Spesso un insieme di proprietà può essere imitato a queste ben note proprietà termoplastiche, ma spesso non tutte. La maggior parte delle resine può essere classificata in 4 gruppi:
- – Resine per uso generale
- – Resine forti e rigide
- – Resine dure
- – Resine flessibili, morbide o elastiche
Le proprietà e le differenze sono spiegate nei collegamenti sopra.
Isotropia in parti stampate in resina 3D
La stampa 3D in resina è ben nota per le sue proprietà isotrope. Ciò significa che le proprietà meccaniche non si discostano tanto per i diversi orientamenti. Nell'immagine sottostante è dimostrato dai sistemi 3D con la loro resina fotopolimerica Figure 4 Tough 65C Black che le proprietà sono piuttosto isotropiche. Si dovrebbe notare che Liqcreate documenta sempre l'orientamento ZY.
Immagine di Sistemi 3D: Proprietà isotropiche nella loro resina fotopolimerica nera 4C Tough Figure 65.
Speriamo che questa sia stata una lettura interessante ed educativa. Se avete domande o commenti, non esitate a inviarci un'e-mail a info@liqcreate.com.com
