La finitura della stampa 3D: quali sono le soluzioni?

Finitura stampa 3D

Nonostante sia una tecnologia giovane, il mondo della stampa 3D continua a cambiare molto velocemente. Progressivamente si stanno delineando le necessità di ingegneri, maker e industrie che utilizzano questa tecnologia, ed ognuno di questi attori ha delle difficoltà più o meno specifiche. Il tema più dibattuto riguarda una continua scalata verso la ricerca di una finitura perfetta. Molto spesso, soprattutto utilizzando la tecnologia di stampa FFF, l’oggetto che esce dalla stampante 3D necessita di ulteriori trattamenti superficiali. Ed allora quali sono le attuali tecniche di finitura della stampa 3D?

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Resine e materiali additivi: la finitura della stampa 3D handmade.

Uno dei primi prodotti, nati per risolvere la questione della finitura della stampa 3D, è una resina bicomponente chiamata XTC-3D, prodotta dall’azienda americana Smooth-On.

La resina viene prodotta, al momento dell’utilizzo, miscelando due liquidi, come accade per diversi tipi di colle bicomponenti.

L’azienda dichiara che il prodotto non agisce sciogliendo la superficie plastica, bensì si tratta di un coating capace di livellare la superficie dell’oggetto.

Il procedimento dovrebbe essere in grado di rifinire la superficie in 4 ore (ovviamente questo dipende dall’estensione della superficie e dalla temperatura del particolare da lavorare). Questa resina è in grado di aderire alla maggior parte dei materiali plastici utilizzati nella stampa 3D FFF.

A discapito di questi vantaggi, vi sono alcuni svantaggi fondamentali, quali:

1.  Quella di XTC-3D è una soluzione che necessita una certa abilità ed esperienza da parte dell’utente per ottenere una lavorazione soddisfacente.

2.  E’ impensabile poter impiegare questo tipo di soluzione in una produzione in serie

3.  Il tempo di lavorazione è molto lungo, in alcuni casi può eguagliare o addirittura superare il tempo di stampa stesso.

4.  Il risultato della resina applicata sul prodotto finale è unico e non replicabile

5.  Alcuni oggetti stampati in 3D presentano particolari difficilmente lavorabili con un pennello

6.  L’applicazione di uno strato di coating, a tutti gli effetti aumenta la dimensione nominale dell’oggetto, facendo perdere la geometria progettata

7.  Il prodotto, durante l’applicazione, è potenzialmente tossico e per utilizzarlo l’operatore deve sempre avere guanti e protezioni adeguate

La resina è distribuita in Italia da FERBA.

La finitura della stampa 3D utilizzata dai professionisti

Attualmente la soluzione per chi desidera avere un elevato standard di finitura superficiale, è rivolgersi ad alcune aziende che si sono specializzate in questo genere di trattamenti. E’ questo il caso dell’olandese Materialise. Attiva sul mercato da tempo, è uno dei maggiori service 3D presenti in Europa.

Si occupa di ogni settore, dall’automotive all’healtcare e può stampare una moltitudine di materiali per il proprio committente. Materialise utilizza molteplici tecnologie di stampa 3D: SLS, Polyjet, FFF, colorjet e, oltre a questo, tratta praticamente ogni tipo di materiale esistente sul mercato.

L’azienda olandese si è inoltre ritagliata uno spazio preciso, che la qualifica ormai come unico vero leader in materia di trattamenti superficiali per particolari stampati in 3D.

E’ possibile ogni tipo di personalizzazione, dal bianco classico al gloss nero, dal satinato al cromato. A tutti gli effetti è la scelta per chi deve avere una finitura della stampa 3D di alto livello.

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La finitura della stampa 3D e l’acetone

Esistono altri metodi per rifinire alcuni materiali plastici, uno tra tutti rappresenta l’utilizzo del dimetilchetone, più comunemente chiamato acetone.

Gli utilizzi dell’acetone per la rifinitura superficiale dell’ABS (che risulta essere il materiale più comunemente utilizzato nella tecnologia di stampa FFF), risalgono a qualche anno fa.

Sono numerosi i video su Youtube che illustrano metodi più o meno amatoriali, per realizzare un trattamento con i vapori di acetone ed aumentare la finitura della stampa 3D.

a quali sono i reali effetti del trattamento? Sono misurabili? Quella che risulta essere la soluzione preferita da ogni maker (che è pronto a rischiare pur di creare una camera di trattamento con i vapori di acetone), è realmente performante?

L’Acetone rifinisce perfettamente l’ABS: la prova scientifica.

In un recente articolo sono stati testati in laboratorio i miglioramenti che il vapore di acetone può dare ad un particolare in ABS realizzato con una stampante 3D FFF.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista “3d printing and additive manufacturing” (Editore Liebertpub) da un laboratorio di ricerca di una università indiana, il Guru Nanak Dev Engineering College (GNDEC).

Sostanzialmente l’esperimento è stato condotto in questo modo:

1.  Innanzitutto i ricercatori hanno identificato il trattamento chimico per la finitura superficiale come la scelta migliore rispetto ai trattamenti meccanici, in termini di velocità, costo e risultato finale. Gli oggetti testati sono stati diversi oggetti stampati in ABS con stampante 3D di tecnologia FFF.

2.  Inizialmente, tutti gli oggetti avevano una rugosità compresa tra 8 e 9µm e una durezza SHORE compresa tra 85 e 92 della scala D.

3.  Il trattamento superficiale è stato compiuto esponendo le parti a vapori di acetone di purezza 99.5% per un tempo massimo di 20s.

4.  La durezza è stata misurata dopo il trattamento, rivelando un incremento compreso tra 8 e 11% rispetto al valore iniziale. 

Quindi è stato provato scientificamente: il trattamento coi vapori di acetone, su un particolare in ABS realizzato con una stampante 3D FFF, aumenta la durezza superficiale, migliorando a tutti gli effetti questa caratteristica meccanica.

Un’analisi successiva dimostra (vedi immagine sopra) che il trattamento chimico produce uno strato di materiale compatto sulla superficie, che aumenta all’aumentare del tempo di esposizione al solvente.

Purtroppo la durezza aumenta fino ad un punto massimo, ma inizia a diminuire dopo i 15 secondi di esposizione. Questo effetto è probabilmente dovuto alla degradazione chimica delle catene polimeriche in presenza di una eccessiva quantità di acetone.

Quindi la risposta è sì: la finitura della stampa 3D ottimale potrebbe essere raggiunta con il vapore di acetone che, oltre a questo, migliorerebbe a tutti gli effetti anche la durezza superficiale degli oggetti sottoposti al trattamento.

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fonte:

  • http://www.3ders.org/articles/20141117-xtc-3d-brush-on-coating-gives-3d-printed-parts-a-shiny-smooth-finish.html
  • http://www.stampa3d-forum.it/3d-finisher-stampa-3d/
  • http://www.materialise.com
  • http://www.ansa.it/scienza/notizie/rubriche/tecnologie/2014/09/30/dopo-la-stampante-arriva-la-finitura-in-3d_5a1a9247-3b17-4ddc-8473-fc404b8551c4.html

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