Spiegazione dei filamenti della stampante 3D

Come scegliere il filamento giusto

Dopo aver scelto una stampante 3D, la prima decisione che dovrai prendere è il tipo di filamento che desideri utilizzare. Esistono diverse decine di varietà, che mettono persino da parte i numerosi colori in cui entrano. Guadando attraverso di esse emerge una serie di nomi dal suono chimico: acido polilattico, alcool polivinilico, fibra di carbonio e gli elastomeri termoplastici intrecciati con la lingua, per esempio. Seguono una vertiginosa varietà di acronimi, ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA e PCTPE tra loro. Ma non ti scoraggiare da questa zuppa di alfabeto. Solo pochi tipi sono di uso comune e i produttori tendono a evitare moniker eccessivamente geniali a favore di nomi più descrittivi che alludono a una qualità essenziale del filamento come flessibilità (Ninjaflex di NinjaTek e Polyflex di Polymaker, per esempio) e forza (Makerbot, XYZprinting e Ultimaker tutti i filamenti di mercato chiamati Tough PLA).

Nozioni di base sul filamento

I filamenti utilizzati nella stampa 3D sono termoplastici, che sono materie plastiche (ovvero polimeri) che si sciolgono anziché bruciare quando riscaldate, possono essere modellate e modellate e solidificano quando raffreddate. Il filamento viene alimentato in una camera di riscaldamento nel gruppo estrusore della stampante, dove viene riscaldato fino al punto di fusione e quindi espulso (schizzato) attraverso un ugello metallico mentre il gruppo estrusore si muove, tracciando un percorso programmato in un file oggetto 3D per creare, strato dopo strato, l'oggetto stampato. Sebbene la maggior parte delle stampanti 3D abbia un singolo estrusore, esistono alcuni modelli a doppio estrusore che possono stampare un oggetto in diversi colori o con diversi tipi di filamento.

Il processo di stampa con filamento di plastica è chiamato fabbricazione a filamento fuso (FFF) o modellazione a deposizione fusa (FDM). Sono la stessa cosa; l'acronimo FDM è un marchio registrato dal pioniere della stampa 3D Stratasys Corp., quindi altri produttori hanno creato i propri nomi per descrivere la tecnologia delle loro stampanti; FFF è quello che ha preso piede. Ancora oggi, tranne che nelle brochure di alcuni produttori, vedrai i nomi usati in modo intercambiabile.

Il filamento viene venduto in bobine con un peso compreso tra 0, 5 kg e 2 kg. Il filamento è disponibile in due spessori, 1, 75 millimetri e 3 millimetri. (Quest'ultimo è in realtà un po 'più sottile, circa 2, 85 millimetri.) La stragrande maggioranza del filamento è del tipo da 1, 75 millimetri; Ultimaker e LulzBot sono tra i pochi produttori le cui stampanti utilizzano dimensioni più spesse. Il peso è quasi sempre elencato in unità metriche.

Ora diamo un'occhiata ad alcuni dei tipi di filamento più popolari e importanti.

Il Dynamic Duo: ABS e PLA

Di gran lunga, i tipi di filamento più comuni sono l'acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS) e l'acido polilattico (PLA). La maggior parte delle stampanti 3D di base sono progettate per utilizzare esclusivamente questi filamenti. Parte del loro fascino è che sono relativamente economici, costano solo $ 20 al chilogrammo.

Non lasciarti scoraggiare dal nome chimico ingombrante di ABS; è la stessa plastica usata in Legos. Gli oggetti stampati in ABS sono resistenti, durevoli e non tossici. Ha un punto di fusione relativamente alto, con una temperatura di stampa che varia da 210 gradi a 250 gradi Celsius. Gli angoli inferiori degli oggetti stampati con l'ABS tendono ad arricciarsi leggermente verso l'alto, specialmente se si utilizza un letto di stampa non riscaldato. Durante la stampa, l'ABS può emettere un odore acre e sgradevole, quindi è meglio utilizzarlo con una stampante a telaio chiuso in una stanza ben ventilata.

Il PLA ha un punto di fusione relativamente basso, con temperature utilizzabili tra 180 gradi e 230 gradi Celsius. È a base vegetale e biodegradabile. È più duro dell'ABS, stampa senza deformazioni ed è generalmente facile da lavorare, anche se in rari casi può causare inceppamenti dell'estrusore. Il PLA viene spesso utilizzato come materiale di base per materiali compositi più esotici, di cui parleremo tra poco.

Nylon

Il nylon è un materiale sintetico incredibilmente versatile, sviluppato negli anni '30, che ha trovato impiego in qualsiasi cosa, dagli spazzolini da denti ai paracadute, dai pneumatici alle calze, e ora al filamento per stampante 3D. Al suo interno è un polimero o plastica (o, più precisamente, una famiglia di materie plastiche). È resistente e durevole, ma flessibile e tra i filamenti di stampa 3D più economici. Si scioglie a una temperatura più elevata (circa 240 gradi Celsius) rispetto alla maggior parte dei filamenti. Non tutte le stampanti 3D sono costruite per gestire quel calore: alcune sostanze comunemente utilizzate nell'estrusore emettono fumi a quella temperatura. Come con l'ABS, gli oggetti stampati con il nylon hanno la tendenza a deformarsi, che può essere mitigato usando un piano di stampa riscaldato.

Filamento flessibile

I TPE (o elastomeri termoplastici) sono termoplastici con elevata elasticità (anche se ancora molto meno, per esempio, di elastici); gli oggetti stampati con loro sono relativamente flessibili. Un tipo di TPE comune è il poliuretano termoplastico (TPU), di cui NinjaFlex è un esempio popolare.

Filamenti solubili: HIPS e PVA

Uno degli acronimi più accattivanti, HIPS, sta per polistirene ad alto impatto. HIPS ha un prezzo moderato, leggero e può essere levigato, incollato e colorato con colori acrilici. È simile all'ABS, tranne per il fatto che HIPS è solubile in Limonene, un solvente a base di agrumi, che lo rende una buona scelta, quando si stampa con un secondo materiale (come ABS o PLA) con una stampante a doppio estrusore, come materiale di supporto che potrebbe essere sciolto dopo la stampa. Inoltre, stampa bene da solo ed è il filamento raccomandato da LulzBot per la sua stampante 3D Mini LulzBot, che si è guadagnato la scelta dei nostri redattori. MakerBot Dissolvable Filament comprende anche HIPS.

Un altro filamento solubile è il PVA (alcool polivinilico), che si dissolve convenientemente in acqua. Il PVA è inodore, non tossico e biodegradabile. Ha un basso punto di fusione e può inceppare un ugello estrusore quando surriscaldato. Viene spesso utilizzato come materiale di supporto nelle stampanti a doppio estrusore; Ho testato Ultimaker 3 stampando un oggetto di test - una scatola all'interno di una scatola - usando PLA per le scatole stesse e PVA come supporto. Dopo che l'oggetto è stato stampato, l'ho immerso in acqua calda e il PLA si è gradualmente dissolto, lasciando la coppia di scatole nidificate.

Filamenti compositi

I filamenti compositi hanno una base di PLA o altri materiali termoplastici in cui sono state mescolate particelle, polveri o scaglie di altri materiali. Alcuni sono miscele di legno, altri includono arenaria o calcare, e altri ancora hanno vari tipi di metalli, tra cui ferro, alluminio, ottone, bronzo e rame. Questi filamenti assumono alcune delle proprietà dei materiali con cui sono stati miscelati. Un altro composto popolare è la fibra di carbonio; gli oggetti stampati da esso prendono parte della forza della fibra. Un aspetto negativo di questi filamenti compositi è che costano molto di più rispetto ai non compositi.

Oltre il filamento di plastica: stampa a base di resina

Con l'attuale proliferazione di stampanti FFF, è facile trascurare il fatto che ci sono modelli sul mercato basati su altre tecnologie che non usano il filamento. Il principale tra questi è la stereolitografia (aka SLA), la prima tecnologia di stampa 3D sviluppata e che è in grado di stampare in modo molto dettagliato e ad alta risoluzione. I cartellini dei prezzi per le stampanti SLA per uso commerciale possono andare bene in cinque (e persino in sei) cifre, ma abbiamo visto alcuni modelli più economici, adatti per hobbisti e artigiani.

Nella stampa SLA, un laser a ultravioletti traccia la forma dell'oggetto da stampare, strato per strato, su una resina sensibile ai raggi UV (alias fotopolimero o resina fotopolimerica) alloggiata in un vassoio o vasca e la resina esposta al laser si indurisce per formare l'oggetto stampato. Le resine sono disponibili in bottiglie da 500 ml e 1 litro, con prezzi dei produttori di stampanti a partire da circa $ 100 al litro. Alcuni produttori hanno formulato resine per resistenza, flessibilità, rigidità e altre qualità e tali resine tendono a essere vendute a un prezzo elevato. Le resine hanno sofferto di una tavolozza di colori limitata e sono tendenzialmente confinate in nero, grigio, bianco e chiaro, sebbene alcune resine dai colori più brillanti e metallizzati siano diventate disponibili negli ultimi tempi.

La DLP è una forma di stereolitografia che utilizza un proiettore al posto del laser come sorgente luminosa, usando la luce visibile anziché l'ultravioletto. Il proiettore, che utilizza la tecnologia DLP (Digital Light Processing) di Texas Instruments, proietta una serie di immagini in una vasca di resina fotopolimerica simile alle resine utilizzate nella stampa SLA per costruire l'oggetto, strato per strato.

Ora che sai tutto ciò di cui hai bisogno sui filamenti più popolari, ti consigliamo di leggere la nostra guida all'acquisto di stampanti 3D, che include recensioni dei migliori modelli che abbiamo recentemente testato. Puoi anche dare un'occhiata a ciò che un early adopter ha detto sul suo tempo imparando a stampare in 3D.