STAMPA 3D FDM
La modellazione a deposizione fusa (FDM – Fused Depostion Modelling), o fabbricazione a fusione di filamento (FFF – Fused Filament Fabrication), è la tecnologia di produzione additiva (stampa 3D) industrialmente più diffusa sia per la prototipazione rapida di componenti e attrezzature sia per la produzione di componenti ad uso finale impiegati in molteplici settori della meccanica, dell'automazione e della robotica
Stampa 3D FDM
Materiali di base
La stampa 3D FDM è un processo di produzione additiva che estrude filamenti termoplastici in una serie di strati sovrapposti (layer) fino a formare l'oggetto finale.
Nello specifico, un filamento di materiale polimerico viene fatto passare in una camera riscaldata, portato allo stato viscoso e successivamente depositato in modo continuo sotto forma di layer. Poiché l’energia usata nel riscaldamento del materiale è sufficiente a portare quasi a fusione sia il filamento sia lo strato sul quale viene depositato, dopo la solidificazione viene prodotta una connessione permanente tra questi due layer.
La tecnologia di stampa 3D FDM, quindi, impiega quasi esclusivamente filamenti di polimeri termoplastici, cioè materiali in grado di diventare malleabili a temperature specifiche in modo da poter essere fusi, e che una volta solidificati riacquistano il loro volume e le loro caratteristiche meccaniche e tecnologiche iniziali.
In generale, le stampanti FDM possono utilizzare un'ampia varietà di materiali che va dai termoplastici di base come il Policarbonato o l’ABS, fino ai termoplastici ad alte prestazioni (detti anche tecnopolimeri) e ai compositi rinforzati con fibra continua.
Tra i termoplastici di base più noti ed utilizzati vi sono il PLA, l’ABS, il Nylon e il Policarbonato. Questi materiali presentano da un lato una buona versatilità ed un costo accessibile, ma dall’altro non possiedono caratteristiche meccaniche e qualità di finitura superficiale da renderli adatti ad un impiego in ambito industriale, confinandoli quindi ad un utilizzo per la sola prototipazione rapida. Ad esempio il PLA, che è la plastica da stampa più comune, si presta bene alla stampa 3D FDM e possiede discrete proprietà meccaniche, ma la sua totale mancanza di resistenza al calore e la sua scarsa durata lo rendono impossibile da utilizzare in ambienti industriali. L’ABS presenta invece una resistenza al calore superiore, ma non è particolarmente forte dal punto di vista meccanico e non presenta una sufficiente resistenza agli agenti chimici spesso presenti nelle linee di produzione. Il PETG, un sottoinsieme del polietilene, è un incrocio tra i due: presenta caratteristiche meccaniche leggermente superiori all’ABS e una resistenza alle alte temperature superiore al PLA, ma non è abbastanza robusto poter essere impiegato nella maggior parte degli ambienti di produzione.
Per rispondere agli standard elevati richiesti dalle applicazioni industriali, Singularity Manufacturing utilizza tecnologie in grado di stampare un’ampia serie di tecnopolimeri ad alte prestazioni, materiali compositi ed elastomeri che consentono di ottenere parti ad alta resistenza, peso ridotto, stabilità dimensionale e resistenza al calore e agli agenti chimici. Inoltre, grazie alle tecnologie industriali di stampa 3D adottate, i tempi e i costi di realizzazione dei componenti sono drasticamente minori se paragonati alle tecnologie tradizionali come le lavorazioni CNC o lo stampaggio a iniezione.
I nostri materiali di stampa 3D sono in grado di soddisfare specifiche esigenze applicative in termini di flessibilità, resistenza, rigidità, solidità, stabilità dimensionale, resistenza alle alte temperature e agli agenti chimici, e finitura superficiale. L’impiego di tecnopolimeri e compositi per la stampa 3D ci consente quindi di produrre prototipi funzionali e componenti ad uso finale per molteplici settori dell’industria manifatturiera, della meccanica, della produzione di beni di consumo, dell’industria farmaceutica e molti altri.
Inoltre, grazie alle loro caratteristiche, i tecnopolimeri consentono di progettare soluzioni avanzate di metal replacement, ossia di sostituzione dei metalli tradizionali con polimeri ad alte prestazioni che combinano gli aspetti positivi del metallo, ovvero le sue proprietà meccaniche elevate, con i vantaggi dei polimeri in termini di resistenza alla corrosione, riduzione delle vibrazioni e del rumore, drastica riduzione dei pesi (anche più del 50%), costi di produzione sensibilmente inferiori e un lead time ridotto (da settimane a poche ore).
Tecnopolimeri e compositi per applicazioni industriali
TECNOPOLIMERI
Detti anche engineering plastics o polimeri per l’ingegneria, sono polimeri dotati di elevate caratteristiche fisico-meccaniche (resistenza meccanica, rigidità, tenacità, resistenza e stabilità dimensionale anche a temperature superiori a 100 °C, resistenza a carichi statici e dinamici, ecc) tali da consentire il loro utilizzo in molte applicazioni ingegneristiche e industriali, spesso in sostituzione dei metalli, con vantaggi dal punto di vista economico e tecnologico.
COMPOSITI
I compositi vengono realizzati mediante un processo di rinforzo con fibra continua (CFR – Continuous Fiber Reinforcement), cioè un processo FDM “aumentato” nel quale una stampante utilizza un secondo ugello per depositare fili continui di fibre composite (carbonio, vetro o Kevlar) all'interno di parti realizzate con filamento in tecnopolimero. Grazie al rinforzo in fibra continua i componenti finali sono di un ordine di grandezza più resistenti, più rigidi e più durevoli dei tecnopolimeri.
