I diversi tipi di tecnologie di stampa 3D: una guida semplice al processo di stampa 3D

Non tutte le stampe 3D sono uguali. Esistono molti tipi diversi di stampa 3D. Ognuno ha i suoi punti di forza e di debolezza. Può essere difficile da capire. Questo articolo è qui per aiutarti. Spiegherò le tecnologie di stampa 3D più comuni in modo semplice. Imparerai come funziona ogni processo di stampa 3D, quali materiali utilizzano e cosa sono bravi a fare. Questa guida ti aiuterà a scegliere la migliore tecnologia di stampa 3D per i tuoi progetti.

Cos'è la modellazione a deposizione fusa (FDM) e come utilizza un filamento?

Iniziamo con il tipo di tecnologia di stampa 3D che la maggior parte delle persone conosce. Si chiama Fused Deposition Modeling, o FDM. Ricordo di aver visto la mia prima stampante FDM in un laboratorio. È stato davvero bello vederla costruire un oggetto uno strato alla volta. Una stampante FDM funziona molto come una pistola per colla a caldo. Utilizza una lunga stringa di plastica chiamata filamento. La stampante riscalda un piccolo pezzo del filamento di plastica. Lo riscalda fino a quando non si scioglie. Quindi, spreme la plastica fusa fuori da una minuscola punta.

La stampante sposta questa punta per disegnare la forma di uno strato dell'oggetto. Dopo che quello strato è finito, la piastra su cui costruisce si sposta verso il basso di un pochino. La stampante inizia quindi a disegnare lo strato successivo proprio sopra il primo. Questo processo viene ripetuto più e più volte. Questo è uno dei metodi di stampa 3D più comuni. La stampante FDM continua ad aggiungere un altro strato. Lo fa fino a quando l'intera stampa 3D non è terminata. Questo è il motivo per cui spesso puoi vedere linee sottili su una stampa 3D FDM.

La stampa FDM è molto popolare. Questo perché le stampanti non sono costose e sono semplici da usare. Il materiale termoplastico, come il filamento di plastica, è anche economico. Questo la rende un'ottima scelta per realizzare un prototipo semplice. È anche ottimo per le persone che lo fanno per divertimento. Ma le parti FDM non sono sempre così resistenti o dettagliate come le parti realizzate con altre tecnologie di stampa 3D. Di solito hanno una sensazione più ruvida all'esterno. Ma per una stampa 3D veloce ed economica, la modellazione a deposizione fusa è un'ottima scelta.

In che modo la stereolitografia (SLA) utilizza un laser per creare una stampa 3D?

Ora, possiamo parlare di Stereolitografia, o SLA. Questa è stata la prima delle tecnologie di stampa 3D ad essere inventata. Penso che la SLA sia davvero interessante perché può realizzare cose con piccoli dettagli. Una stampante SLA non è affatto uguale a una stampante FDM. Non utilizza un filamento di plastica. Invece, utilizza una plastica liquida. Questo liquido è chiamato resina fotopolimerica. La stampante ha un contenitore di questa resina liquida. Ha anche una piattaforma di costruzione all'interno. Una stampante SLA utilizza uno speciale laser ultravioletto (UV) per creare la stampa 3D.

Il processo di stampa 3D per SLA è molto preciso. Un raggio laser UV viene puntato nel contenitore di resina. Il laser disegna attentamente il primo strato dell'oggetto. Quando la luce laser colpisce la resina liquida, il liquido si indurisce subito. Questo è chiamato polimerizzazione. Quando lo strato è finito, la piattaforma di costruzione si sposta su o giù di un po'. La stampante si prepara quindi a realizzare lo strato successivo. Questo processo SL continua fino a quando la stampa 3D non è terminata. Questo tipo di stampa 3D ha bisogno di strutture di supporto per sostenere le parti che sporgono.

Spesso suggerisco la SLA quando un cliente ha bisogno di un prototipo con un esterno molto liscio e dettagli molto piccoli. Le parti SLA sembrano quasi come se fossero state realizzate in uno stampo di fabbrica. La qualità è davvero così buona. La tecnologia SL è ottima per realizzare cose come piccole statue, stampi per gioielli e modelli con molti dettagli. La resina e la stampante SLA possono costare di più. Ma l'ottimo aspetto della stampa 3D finale spesso vale il costo aggiuntivo. Questo è un tipo molto comune di stampa 3D. SL è uno strumento molto utile. Molti lavori di stampa 3D utilizzano la SLA.

Che cos'è l'elaborazione digitale della luce (DLP) e in cosa si differenzia da SLA?

L'elaborazione digitale della luce, o DLP, è un altro tipo di stampa 3D che utilizza la resina. È molto simile alla SLA, ma c'è una grande differenza. Mi piace immaginare che la DLP sia una cugina della SLA. Entrambe utilizzano un fotopolimero liquido per realizzare una stampa 3D. Entrambe usano la luce per polimerizzare la resina. Ma il modo in cui usano quella luce è ciò che le rende diverse. Una stampante SLA utilizza un raggio laser per disegnare ogni strato. Una stampante DLP utilizza un altro modo.

Una stampante DLP utilizza uno schermo speciale. È come uno schermo per un proiettore cinematografico. Questo schermo proietta un'immagine di un intero strato contemporaneamente. Puoi pensarlo come usare un timbro di gomma. Polimerizza l'intero strato di resina con un solo lampo di luce. Poiché realizza l'intero strato in una volta sola, la DLP può spesso essere più veloce della SLA. Questo è particolarmente vero per le parti più grandi e solide. Il processo di stampa 3D è più veloce. Questo è un grande vantaggio dell'elaborazione digitale della luce. La stampa 3D può essere terminata molto rapidamente.

La qualità di una stampa 3D DLP è molto buona. Ha un'ottima finitura superficiale, che è molto simile alla SLA. Questi diversi metodi di stampa 3D sono entrambi ottimi per realizzare cose con molti piccoli dettagli. Le persone utilizzano l'elaborazione digitale della luce per molti degli stessi progetti della SLA. Ad esempio, lo usano per realizzare un prototipo dettagliato o modelli per dentisti. La scelta principale tra SL e DLP di solito dipende dalla velocità e dal modello di stampante esatto. Entrambe sono ottime tecnologie di stampa 3D. La stampa 3D finale sarà molto buona.

Come funziona la sinterizzazione laser selettiva (SLS) per unire la polvere?

Passiamo dai liquidi alle polveri. È qui che le cose diventano davvero interessanti per me. La sinterizzazione laser selettiva (SLS) è uno dei tipi di stampa 3D che utilizza una polvere. Di solito è un tipo di plastica come il nylon. Una stampante SLS deposita uno strato molto sottile di questa polvere sull'area di costruzione. Questo è un ottimo metodo di stampa 3D.

Una volta che lo strato di polvere è stato depositato, un laser potente inizia a funzionare. Il raggio laser si muove sulla polvere. Riscalda determinati punti, in base al design CAD 3D. Il laser riscalda la polvere fino a quando non si scioglie e si attacca. Questo è anche chiamato fusione. La stampante quindi deposita un altro strato di polvere sopra. Il laser riscalda lo strato successivo, facendolo aderire allo strato sottostante. La stampa 3D viene costruita in questo modo all'interno di un contenitore di polvere di nylon.

Una delle cose migliori della SLS è che non ha bisogno di strutture di supporto. La polvere sciolta tutt'intorno all'oggetto sostiene la stampa 3D mentre viene realizzata. Questo ti consente di realizzare forme difficili da realizzare. Queste forme sarebbero difficili da creare con FDM o SLA. Poiché le parti SLS sono realizzate con materiali come il nylon, sono molto resistenti e robuste. Questo rende la SLS ottima per le parti che funzionano effettivamente, le parti che si incastrano e i prototipi che devono essere testati. La stampa 3D è molto resistente.

Cosa rende la Multi Jet Fusion (MJF) un processo di stampa 3D speciale?

Multi Jet Fusion, o MJF, è un nuovo tipo di processo di stampa 3D simile alla SLS. Ero molto entusiasta quando la tecnologia MJF è stata realizzata per la prima volta. Costruisce anche parti da un contenitore di polvere di nylon. Ma non utilizza un laser per far aderire la polvere. Invece, MJF utilizza un modo diverso e più veloce. Una stampante MJF ha una fila di minuscoli spruzzatori, proprio come una stampante di carta 2D.

La stampante deposita un sottile strato di polvere. Quindi, la testina di spruzzatura si muove su di essa. Spruzza uno speciale liquido, chiamato agente di fusione, sulle aree di polvere che diventeranno la stampa 3D. Spruzza anche un agente di dettaglio attorno ai bordi per renderli nitidi. Dopo che i liquidi sono stati spruzzati, una speciale lampada riscaldante si muove sulla polvere. L'agente di fusione assorbe questo calore. Questo scioglie la polvere di nylon e la fa aderire. L'area con l'agente di dettaglio rimane come una polvere.

Questo processo MJF è molto veloce. Può produrre parti da polvere di nylon molto più velocemente di molte altre opzioni di stampa 3D. Le parti MJF sono molto resistenti e flessibili. Hanno anche una finitura superficiale leggermente migliore rispetto alle parti SLS. Ho visto MJF utilizzato per realizzare parti finali, non solo un prototipo. È una delle potenti tecnologie di produzione che puoi utilizzare per una stampa 3D. La stampa 3D è molto resistente.

Puoi realizzare una stampa 3D in metallo utilizzando la sinterizzazione laser diretta dei metalli (DMLS)?

Sì, puoi sicuramente stampare in 3D con il metallo! Questa è una delle tecnologie di stampa 3D più high-tech. Un modo per farlo è con la sinterizzazione laser diretta dei metalli, o DMLS. Il processo DMLS è molto simile alla SLS. Ma utilizza una polvere metallica molto piccola invece della polvere di plastica. Questa potrebbe essere acciaio, alluminio, titanio o altre miscele di metalli. Una stampante DMLS è una macchina molto potente.

Proprio come nella SLS, una stampante DMLS deposita un sottile strato di polvere metallica. Un laser molto potente scansiona quindi lo strato. Il laser è abbastanza potente da fondere i minuscoli pezzetti di metallo in modo che si attacchino. Dopo che uno strato è stato depositato e incollato, la macchina deposita un altro strato di polvere. Il laser quindi attacca questo nuovo strato a quello sottostante. Questo continua fino ad avere parti metalliche solide. Questo metodo di stampa 3D è incredibile.

La sinterizzazione laser diretta dei metalli viene utilizzata per realizzare parti metalliche resistenti, leggere e complesse. L'ho visto utilizzato per parti di aeroplani, parti del corpo mediche e per la realizzazione di utensili speciali. Il processo DMLS consente agli ingegneri di creare parti metalliche con design difficili. Questi design sarebbero impossibili da realizzare con i vecchi modi di fare le cose. La stampa 3D può essere molto complessa. Questa tecnologia di stampa 3D può formare parti in plastica e metallo.

Cos'è la fusione a fascio di elettroni (EBM) e come fonde i metalli insieme?

La fusione a fascio di elettroni, o EBM, è un altro modo per realizzare una stampa 3D con il metallo. È come la DMLS perché utilizza anche una polvere e la fonde insieme per costruire parti metalliche. Ma, invece di un laser, EBM utilizza un potente fascio di elettroni. Questa è una differenza molto importante. L'intero processo avviene in uno spazio senza aria, a temperature molto elevate.

Il fascio di elettroni è molto più potente del laser utilizzato in DMLS. Questa potenza gli consente di fondere completamente la polvere metallica. Questo crea parti molto resistenti con grandi qualità del materiale. L'alta temperatura nell'area di costruzione aiuta a impedire che la stampa 3D finale si pieghi o si rompa. Ciò significa che è meno probabile che le parti abbiano problemi. La fusione a fascio di elettroni viene spesso utilizzata con materiali come le miscele di titanio.

EBM è una scelta meravigliosa per realizzare parti che devono essere molto resistenti e funzionare bene. Viene spesso utilizzato nei settori aeronautico e medico. Le parti realizzate con questo processo di stampa 3D sono molto solide e resistenti. La fusione della polvere metallica è molto accurata. Le macchine costano molti soldi. Ma la capacità di realizzare parti metalliche molto resistenti e complesse rende EBM uno dei tipi chiave di tecnologie di stampa 3D per lavori importanti.

Come la tecnologia PolyJet deposita il materiale?

PolyJet è un tipo speciale di tecnologia di stampa 3D. Funziona come una normale stampante di carta a getto d'inchiostro, ma costruisce in 3D. Trovo PolyJet davvero interessante. Questo perché può stampare con diversi materiali e colori in una sola stampa 3D. Una stampante PolyJet ha una testina di stampa con centinaia di piccolissimi spruzzatori. Questa testina spruzza minuscole gocce di resina fotopolimerica su una piattaforma di costruzione.

Mentre la stampante deposita queste gocce di fotopolimero, una luce UV le illumina. Questo le rende subito dure, trasformandole da un liquido in un solido. Questo processo viene eseguito più e più volte, strato dopo strato, per costruire la stampa 3D. Poiché può utilizzare diversi materiali contemporaneamente, una stampante PolyJet può realizzare un prototipo che ha sia parti in plastica dura che parti morbide e flessibili. Può persino mescolare materiali per creare diversi livelli di durezza o diverse tonalità di colore.

PolyJet è un altro metodo di stampa 3D in plastica noto per la realizzazione di modelli che sembrano molto reali. Realizza una superficie estremamente liscia e ha livelli di dettaglio molto elevati. L'ho usato per creare bellissimi modelli di parti del corpo e microfluidica. Le parti a volte non sono abbastanza resistenti per i test nel mondo reale. Ma per un prototipo che deve avere un bell'aspetto, PolyJet è una delle migliori tecnologie di stampa 3D. PolyJet è un'altra scelta di stampa 3D in plastica che è davvero fantastica da vedere.

Quale tecnologia di stampa 3D è quella giusta per me?

Scegliere la tecnologia giusta tra i diversi tipi di stampa 3D può sembrare complicato. Dico alle persone di pensare a tre cose. A cosa servirà la parte? Di quanta dettaglio hai bisogno? E quanti soldi puoi spendere? La tabella seguente fornisce un facile confronto di alcuni dei tipi di stampa 3D di cui abbiamo parlato.

Se hai appena iniziato, una stampante FDM è un'ottima scelta. Se hai bisogno di un bellissimo prototipo con una superficie perfetta, dovresti dare un'occhiata a SLA o PolyJet. Per parti in plastica resistenti che devono funzionare, SLS o MJF sono le scelte migliori. E per i lavori più difficili, DMLS può creare incredibili parti metalliche. Ogni processo di stampa 3D ha il suo utilizzo.

Come si prospetta il futuro delle tecnologie di stampa 3D?

Quando guardo i diversi tipi di tecnologie di stampa 3D che abbiamo oggi, sono entusiasta di ciò che verrà dopo. Le cose stanno cambiando molto velocemente. Le stampanti stanno diventando più veloci. Stanno anche diventando più economici e possono utilizzare una gamma più ampia di materiali. Stiamo vedendo nuovi metodi di stampa 3D che possono combinare i punti di forza di diversi processi. Presto, potremmo avere una stampante in grado di realizzare una stampa 3D con la velocità di MJF, il dettaglio di SLA e le scelte di materiali di FDM.

Il mondo della stampa 3D è in continua evoluzione. Queste tecnologie non servono più solo per realizzare un prototipo. Le persone le stanno usando per realizzare prodotti finali. Questo sta rendendo le cose più veloci e per meno soldi. Dalle case al cibo alle parti mediche, la stampa 3D sta cambiando il modo in cui facciamo tutto. Imparare a conoscere questi tipi di stampa 3D è il primo passo. Ti aiuta a diventare parte di questo fantastico futuro. Sono entusiasta di vedere cosa succederà dopo.

Key Things to Remember:

• FDM è il tipo di stampa 3D più utilizzato ed economico. Utilizza un filamento di plastica per costruire parti uno strato alla volta.
• SLA e DLP utilizzano una resina liquida e la luce. Creano parti con molti piccoli dettagli e un esterno liscio. SLA utilizza un laser e DLP utilizza un proiettore.
• SLS e MJF utilizzano una polvere (come il nylon). Creano parti resistenti che possono essere utilizzate senza la necessità di supporti extra.
• DMLS e EBM sono metodi di stampa 3D resistenti. Possono realizzare parti resistenti e complesse da polvere metallica.
• PolyJet è ottimo per realizzare prototipi dall'aspetto reale. Può utilizzare diversi materiali e colori.
• Scegliere il giusto processo di stampa 3D si basa su ciò di cui ha bisogno il tuo progetto. Questo include i tuoi soldi, quanti dettagli desideri e quanto deve essere resistente la parte.