Nella stampa 3D, i supporti sono fondamentali per garantire la riuscita delle parti più complesse, specialmente quando il modello presenta sporgenze o superfici inclinate. L’utilizzo dei supporti può influenzare drasticamente i tempi di lavorazione e i costi. Tuttavia, per ottenere il massimo da questa tecnologia, può risultare cruciale ottimizzare il flusso di lavoro, dalle impostazioni di configurazione iniziale fino alla post-lavorazione.
Le tecnologie FDM (Fused Deposition Modeling) e MJF (Multi Jet Fusion) hanno approcci diversi del flusso di lavoro, che richiedono attenzioni specifiche.
In questo articolo vedremo come migliorare la produttività in ogni fase del processo per entrambe le tecnologie.
L'orientamento del modello è uno degli aspetti più critici della stampa 3D e influenza direttamente la necessità di supporti. In generale, i supporti vengono utilizzati per sostenere le aree del modello che non possono essere costruite "a sbalzo" o che formano angoli acuti. Tuttavia, scegliere l'orientamento corretto può ridurre drasticamente il numero di supporti necessari.
Il flusso di lavoro nelle tecnologie FDM e MJF differisce principalmente per il modo in cui viene depositato o fuso il materiale e come vengono gestiti i supporti.
La tecnologia FDM (Fused Deposition Modeling) prevede l’estrusione di filamenti termoplastici attraverso un ugello riscaldato. Questo processo è ideale per creare prototipi rapidi e pezzi funzionali a costi contenuti. Tuttavia, la FDM richiede spesso l’utilizzo di supporti fisici, che aumentano i tempi di stampa e la post-elaborazione. Inoltre, la risoluzione dei pezzi dipende dalla precisione della macchina e dal filamento utilizzato.
In questo caso le tipologie di supporto sono:
Supporti standard a griglia: questi supporti hanno una struttura a reticolo che è facile da rimuovere e riduce la quantità di materiale. Sono la scelta più comune per la stampa FDM e garantiscono una buona stabilità.
Supporti solubili: utilizzano materiali come il PVA o l'HIPS, che possono essere sciolti in acqua o solventi specifici. Ideali per modelli con geometrie complesse, poiché eliminano la necessità di rimuovere manualmente i supporti.
Supporti a "albero" (Tree Supports): questi supporti hanno una struttura ramificata che riduce il materiale, offrendo una base stabile per le aree critiche del modello senza sprechi eccessivi.
La MJF (Multi Jet Fusion) è una tecnologia sviluppata da HP che utilizza polvere come materiale di stampa. Funziona attraverso la distribuzione di un sottile strato di polvere (generalmente nylon, come PA12), su cui vengono spruzzati agenti di fusione e di dettaglio. Un’energia termica viene poi applicata per fondere selettivamente la polvere, costruendo il pezzo strato dopo strato.
Essendo una tecnologia powder-based non necessita di supporti tradizionali. La polvere stessa, non fusa, funge da supporto per le parti del modello sospese, eliminando la necessità di strutture aggiuntive da rimuovere. Poiché la polvere supporta le aree delicate durante la stampa, non c'è bisogno di orientare il pezzo con lo stesso livello di attenzione richiesto nella FDM per ridurre i supporti.
Ricapitolando:
FDM è indicata per prototipi e piccole produzioni con costi contenuti, ma richiede maggiore attenzione alla gestione dei supporti.
MJF, pur avendo costi di avvio più elevati, offre maggiore velocità e qualità, rendendola ideale per produzioni di medie e grandi serie.
La configurazione delle macchine e i parametri di slicing sono anch’esse fasi cruciali per ottenere una stampa efficiente e di qualità.
FDM: La configurazione inizia con la scelta del materiale (PLA, ABS, PETG, nylon, ecc.) e del diametro dell'ugello. Il software di slicing viene utilizzato per impostare i parametri di stampa come la temperatura dell’estrusore, la velocità di stampa e l’altezza del layer. Un'attenzione particolare va data alla creazione dei supporti, necessari per le parti sospese o con angoli inclinati. Questi supporti possono essere generati in materiale solubile (come PVA), che può essere dissolto successivamente, riducendo il lavoro di rimozione manuale. I parametri di slicing da ottimizzare includono:
Altezza del layer: imposta la risoluzione della stampa (strati più sottili = maggiore dettaglio, ma tempi più lunghi).
Percentuale di riempimento: ridurre il riempimento interno nelle parti che non necessitano di elevata resistenza strutturale.
Densità dei supporti: utilizzare supporti meno densi per risparmiare materiale.
MJF: per la tecnologia MJF, la configurazione della macchina si concentra principalmente sulla distribuzione della polvere e sulla programmazione della fusione. Non essendoci supporti fisici da gestire, il flusso di lavoro è più lineare. Tuttavia, la fase di slicing richiede la corretta impostazione dell’agente di fusione, che determina quali parti della polvere saranno fuse e quali rimarranno intatte per fungere da supporto.
Parametri di slicing per MJF:
Distribuzione uniforme della polvere: fondamentale per evitare difetti nel pezzo.
Selezione della risoluzione: MJF permette di scegliere una risoluzione più alta rispetto alla FDM, il che è utile per pezzi complessi e dettagliati.
Velocità di fusione: può essere regolata per ottenere risultati ottimali in termini di resistenza e dettaglio.
La post-lavorazione è l'ultimo passo per ottenere un prodotto finito, e varia in base alla tecnologia utilizzata.
Post-lavorazione FDM: La fase di post-lavorazione nella FDM comporta principalmente la rimozione dei supporti. Per supporti in materiale solubile come il PVA, questo processo è semplice e richiede solo l'immersione in acqua. Tuttavia, i supporti in materiale non solubile devono essere rimossi manualmente, richiedendo tempi e sforzi maggiori. Inoltre, la stampa FDM può presentare linee di stratificazione visibili, che possono essere levigate tramite processi di levigatura o lucidatura. A seconda del materiale, possono essere applicati trattamenti superficiali come verniciatura o finitura a vapore per migliorare l’aspetto estetico.
Post-lavorazione MJF: La post-lavorazione in MJF inizia con la rimozione della polvere non fusa, che agisce come supporto durante la stampa. Questo processo può essere automatizzato, rendendolo molto più efficiente rispetto alla rimozione manuale dei supporti nella FDM. Dopo la depolverizzazione, le parti possono essere sottoposte a trattamenti aggiuntivi come sabbiatura o colorazione. Essendo MJF una tecnologia basata su polveri, i pezzi risultano già lisci, con minime imperfezioni superficiali. L’assenza di supporti fisici riduce drasticamente i tempi e i costi di post-lavorazione.
Quindi:
Nella FDM, la rimozione dei supporti e la levigatura delle superfici sono essenziali per ottenere una finitura di qualità.
Nella MJF, la post-lavorazione è più semplice e rapida, poiché la polvere non fusa funge da supporto naturale e richiede solo la rimozione del materiale in eccesso.
Ottimizzare il flusso di lavoro nella stampa 3D, sia per FDM che per MJF, significa comprendere a fondo le differenze tra le due tecnologie. Mentre la FDM richiede una maggiore attenzione nella gestione dei supporti e nella post-lavorazione, la MJF offre un processo più fluido, con minori complessità di post-elaborazione. Entrambe le tecnologie possono essere ottimizzate per migliorare la produttività, riducendo tempi e costi a seconda delle esigenze specifiche del progetto.