La stampa 3D: capitolo I

Alfonso D'Albenzio

La stampa 3D è una tecnologia dirompente che cambierà la produzione industriale e l’oggettistica quotidiana.

Utilizzata nel settore aerospaziale, della difesa, dell'arte e del design, la stampa 3D, in particolare la stampa in resina, sta diventando un argomento di grande interesse anche in chirurgia con una affinità particolare verso l'odontoiatria.

Gli usi includono la produzione di guide di perforazione per impianti dentali, la produzione di modelli fisici per protesi, ortodonzia e chirurgia, la produzione di impianti dentali, ortopedici e la fabbricazione di cappette e strutture per impianti dentali oltre che oggettistica quotidiana e miniature di vario tipo.

Una stampa 3D ultimata

Stereolitografia (SLA / MSLA)

La resina è una sostanza altamente viscosa di origine vegetale o sintetica che diventa più dura se esposta alla luce ultravioletta (UV). Esistono due tipologie principali di stampanti 3D in resina: SLA (Stereolithography, la più antica tecnica di stampa 3D) e DLP (Digital Light Processing).

La differenza principale è la fonte di luce che utilizzano: mentre la SLA utilizza un raggio laser UV, la DLP utilizza la luce UV di un proiettore. L’ultima generazione di stampanti SLA utilizza uno schermo LCD monocromatico e sono chiamate MSLA (Masked SLA)

Una Phrozen Sonic Mega 8K

Come funzionano le stampanti a resina?

Distinguiamo tra stampanti SLA/MSLA e DLP. Ci sono alcuni elementi comuni, ecco alcuni concetti di alto livello:

  •  Versi la resina liquida nel piccolo serbatoio (la vaschetta). Il fondo del serbatoio è una pellicola di plastica trasparente (chiamata FEP).
  •  Sotto il serbatoio c’è un piccolo schermo (o un proiettore) che può proiettare la luce nella resina posta subito sopra. La luce contiene raggi UV e la resina si indurisce quando la luce UV la colpisce.
  •  Sull’asse Z (l’unico asse mobile nella stampa in “resina”) hai una piastra di metallo (build plate) che può muoversi su e giù (molto lentamente e molto precisa). La resina si attaccherà alla piastra di costruzione e uno strato (molto piccolo) alla volta costruisce il modello capovolto.
  •  Ovviamente c’è dell’hardware e del software all’interno della macchina. Puoi inserire una figura (un file su una chiavetta USB) nella macchina indicandole le dimensioni e le forme, oltre a molte variabili come velocità, tempi di stampa e così via, che la macchina dovrebbe utilizzare.

La differenza tra SLA e MSLA è le stampanti MSLA utilizzano uno schermo LCD in grado di generare un’immagine che maschera i punti da stampare, mentre il raggio laser in una stampante SLA traccia le parti da indurire proprio come una stampante FDM fa cadere plastica riscaldata al posto giusto.

La risoluzione MSLA dipende dallo schermo LCD, normalmente ci sono schermi LCD 2K ma sono disponibili anche con risoluzione 4K e 8k, mentre una stampante SLA può ottenere una qualità superiore e nessun effetto pixel, sebbene siano davvero difficili da reperire.

Gli MSLA sono molto più veloci quando l’articolo è distribuito sull’intera piattaforma di stampa e hanno un prezzo molto più conveniente, rendendoli il punto di partenza ideale per la stampa su resina. La maggior parte delle popolari stampanti 3D per principianti sono MSLA.

Delle bottiglie di resina della Anycubic

Tipi Di Resina Per La Stampa Di Miniature

Ora per usare una stampante in resina, ovviamente hai bisogno della resina. La resina è un polimero solido o liquido. Esistono diversi tipi di resina sul mercato, alcuni sono chiamati epossidici e vengono utilizzati per creare oggetti come gioielli.

Per la stampa è necessaria la resina fotopolimerica, solitamente funzionante a una lunghezza d’onda di 405 nm, specifica per il proprio tipo di stampante. Le resine LCD possono essere diverse dalle resine DLP. La maggior parte delle marche di stampanti 3D producono resina proprietarie che pubblicizzano e per la quale forniscono le specifiche giuste. Questo non significa che puoi usare solo le loro resine, ma potresti dover lavorare un po’ di più per regolare i diversi parametri per la tua macchina.

Slicing E Creazione Di Supporti Per Le Tue Miniature

Per eseguire una stampa è necessario un oggetto, il tuo “documento”. Di solito sono in formato STL che è una rappresentazione 3D dell’oggetto stesso. Ma avere un file STL non è sufficiente per stamparlo utilizzando una stampante a resina.

Il passaggio successivo consiste nel fornire le istruzioni alla stampante. Per fare ciò è necessario “affettare l’oggetto” ( Slicing ). Esistono diversi software che possono aiutarti a eseguire questa operazione, i più comuni utilizzati sono Prusa e Chitubox. Le stampanti in resina Elegoo utilizzano ad esempio i file CTB prodotti da Chitubox.

Tutti i software eseguono le stesse operazioni: date le impostazioni che si configurano, dividono (o “tagliano”) l’oggetto in più strati (si determina l’altezza) in modo che la stampante sappia in quale punto indurire la resina e per quanto tempo.

Che cos’è un supporto? Un supporto è una struttura aggiunta al modello per facilitare la stampa dell’oggetto. Poiché la stampante forma uno strato dopo l’altro, gli strati successivi sono supportati dai precedenti. Se una parte dell’oggetto non è sostenuto da nulla, la resina dopo essere stata polimerizzata non avrà nulla a cui aggrapparsi e rimarrà sul fondo del serbatoio rovinando il resto del processo di stampa. Pertanto tutte le parti sospese devono essere supportate in modo che la resina abbia qualcosa su cui aderire.

Il processo di svuotamento

Svuotare Una Miniatura Prima Della Stampa

Lo svuotamento è un processo in cui la parte all’interno dell’oggetto viene svuotata e non utilizza resina. Se hai un oggetto grande, utilizzerà molta resina per stampare come un blocco solido. Lo svuotamento ti consente di salvare quella resina. La maggior parte dei software eseguirà lo svuotamento per te dati parametri come lo spessore della parete.

Quando si svuota un oggetto, è quindi sempre importante scavare dei fori di fuga per la fuoriuscita della resina, ma anche per l’aria. Dove e come posizionarli richiede esperienza anche se la maggior parte delle miniature più piccole non richiede lo svuotamento.

una Wash and Cure della Elegoo

Lavare E Polimerizzare La Miniatura Dopo La Stampa

Una volta che l’oggetto è stato stampato, ci sarà ancora della resina non polimerizzata in giro. La maggior parte delle resine deve essere lavata con alcool denaturato ad almeno 95 gradi o superiore. 

Una volta che l’oggetto è stato lavato e drenato dall’alcol in eccesso, è pronto per essere “stagionato” o meglio post-polimerizzato. Puoi staccarlo dalla piattaforma, rimuovere con cura i supporti, metterlo in una macchina polimerizzatrice o esporlo alla luce solare per qualche tempo o meglio ancora ad una lampada UV.

Una buona post-polimerizzazione consente a tutte le parti di raggiungere la massima resistenza e diventare più stabili. Prima di questo processo, la miniatura potrebbe essere troppo fragile o piegarsi facilmente, un po’ più di esposizione alla luce UV completerà il processo ed è una parte essenziale della stampa 3D.

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