Stampa ad alta velocità con resina

La stampa 3D ad alta velocità ha rivoluzionato prima la tecnologia FFF (Fused Filament Fabrication) e ora si sta affermando anche nella stampa in resina (SLA/DLP/LCD). Nel settore FFF sono emerse stampanti e kit specializzati (ad es. Raise3D Hyper FFF o Prusa MK4) che compensano le vibrazioni tramite input shaping, utilizzano hotend ad alto flusso (Volcano, CHT) e nuovi filamenti rinforzati per ottenere velocità di stampa reali 3–5 volte superiori senza perdere qualità. Ad esempio, il kit Hyper FFF di Raise3D include firmware con compensazione delle risonanze, hotend ridisegnati (fino a +200 % di flusso) e filamenti Hyperspeed (+50 % flusso), consentendo di mantenere la qualità estetica e aumentare la produttività. Altri produttori (Prusa, Creality, BambuLab) hanno seguito questa tendenza con firmware personalizzato tipo Klipper e componenti simili, anche se i limiti reali restano determinati dalla fisica del processo (flusso dell’hotend, inerzia, ecc.).

Video 1: Confronto tra resine normali e ad alta velocità. Fonte: Phrozen.

Parallelamente, la stampa in resina sta spingendo verso velocità maggiori: si cercano resine e sistemi che polimerizzino gli strati più velocemente e si stacchino con meno sforzo. Diversamente dal filamento, nei resini i colli di bottiglia sono i tempi di foto-polimerizzazione di ciascuno strato (tempo di esposizione alla luce UV necessario per l’indurimento) e le forze di distacco (adesione tra il pezzo polimerizzato e la membrana). Per questo, i progressi comprendono resine ad alta reattività e bassa viscosità (per ridurre i tempi di esposizione) e film di fondo specializzati che riducono l’adesione. Stampanti ad alte prestazioni combinano fonti luminose intense (405 nm, >3000 µW/cm²) con firmware ottimizzato, mentre resine “Fast”, “Speed” o “Draft” (Anycubic High Speed, Phrozen Speed, Raise3D Draft ecc.) polimerizzano in pochi secondi e scorrono rapidamente per evitare surriscaldamento locale che comprometta la stampa.

Immagine 1: Modelli stampati con resina ad alta velocità. Fonte: Anycubic.

Resine standard vs resine ad alta velocità

Le resine ad alta velocità sono formulate e progettate per polimerizzare con esposizioni molto brevi, ottenendo tempi di stampa migliori. Ciò richiede solitamente due approcci: ridurre la viscosità affinché la resina fluisca rapidamente e aumentare l’attività chimica, riducendo così i tempi di esposizione e polimerizzazione.

Immagine 2: Modelli stampati con resina ad alta velocità senza perdita di qualità. Fonte: Raise3D.

Questo consente di produrre modelli grandi in poche ore. Le resine ad alta velocità condividono generalmente proprietà comuni: bassa viscosità, alta rigidità dopo polimerizzazione (per formare rapidamente ogni strato) e alta sensibilità UV, con pigmenti ottimizzati per polimerizzazione veloce. Particolare menzione alla formulazione Raise3D Draft, che oltre a quanto sopra, aiuta a dissipare il calore durante il movimento dell’asse Z, migliora la solubilità in alcol e produce pezzi rigidi con ottimo dettaglio.

Immagine 3: La minore viscosità della resina ad alta velocità consente un flusso maggiore. Fonte: Anycubic.

Al contrario, le resine standard hanno maggiore viscosità e richiedono esposizioni più lunghe, adatte a stampe dettagliate o meno urgenti. Nel passaggio all’alta velocità con resina è fondamentale scegliere materiali e macchine adatti: resine rigide formulate per polimerizzare rapidamente, una sorgente luminosa potente (LED/LCD 405 nm ad alta irradianza) e strati più spessi (≥0,1 mm) che coprano rapidamente la geometria desiderata. In molti casi, uno spessore di strato standard di 0,05 mm può essere sostituito da 0,1 mm o più, riducendo drasticamente il numero di strati (e il tempo totale) senza perdere eccessiva risoluzione.

Film di rilascio: FEP, nFEP (PFA) e ACF

Una volta scelta la resina adatta, resta come fattore limitante la forza di distacco. Il film sul fondo del serbatoio (spesso FEP) è cruciale: qui avviene il peel di ogni strato. Esistono diversi tipi:

Immagine 4: Differenze nelle forze di peel dei diversi film. Fonte: Phrozen.

FEP (Fluorinated Ethylene Propylene):

Il film più comune. Buona trasparenza, ma alta adesione alla resina polimerizzata. Staccando ogni strato, genera elevate forze di distacco, costringendo la piattaforma a sollevarsi lentamente e per una certa distanza, limitando la velocità e potendo causare difetti (striature, delaminazioni).

Immagine 5: Fogli di film FEP per stampa 3D in resina. Fonte: Prusa3D.

nFEP o PFA (Perfluoroaloxano):

Materiale simile a FEP ma con superficie meno aderente. La forza di distacco è minore, migliorando la separazione. Si consiglia di usare PFA (talvolta chiamato nFEP) per stampe rapide.

Immagine 6: I fogli nFEP facilitano il distacco di ogni strato. Fonte: Elegoo.

ACF (Aorita Composite Film):

Film più recente e avanzato, progettato specificamente per alta velocità. La superficie estremamente liscia e antiaderente riduce significativamente le forze di distacco rispetto a FEP/PFA, permettendo stampe più veloci con minore sollevamento della piattaforma e minor stress sui pezzi.

Immagine 7: I fogli di film ACF riducono le forze di peel e permettono di stampare più velocemente. Fonte: Phrozen.

In sintesi: ACF supera FEP e PFA (nFEP) in velocità e affidabilità. Studi dimostrano che ACF riduce drasticamente le forze di distacco ed evita “vuoti” adesivi durante la stampa, permettendo di aumentare la velocità senza compromettere la qualità. Resine altamente reattive (ad esempio AmeraLabs XVN-50) vanno utilizzate solo con serbatoi dotati di fondo in FEP, PFA/nFEP o ACF.

Maggiore adesione = più energia (tempo) persa a ogni sollevamento della piattaforma, influenzando direttamente la velocità massima. Per evitarlo, oltre all’uso di resine ad alta velocità e film a bassa adesione, si possono adottare strategie di ottimizzazione:

• Regolare l’altezza di sollevamento: stampanti rapide utilizzano sollevamenti minimi (ad es. 4–5 mm invece di 6 mm standard), sufficiente per staccare i pezzi senza sfregare il film. Minore distanza = meno tempo di movimento.
• Aumentare velocità di sollevamento/ritrazione: per resine rigide a bassa viscosità, si può alzare la velocità al massimo (senza danneggiare i supporti), accelerando il ciclo strato per strato.
• Ottimizzare i tempi morti: ridurre o eliminare pause tra esposizione/sollevamento/ritrazione, risparmiando secondi per strato. Ad esempio, pausa prima del sollevamento ~0,5 s minimo, dopo ritrazione 0 s per resine liquide. Anche piccole riduzioni sommate su molteplici strati fanno la differenza.
• Uso di membrane permeabili: tecnologie industriali come Carbon DLS usano membrane permeabili all’ossigeno per eliminare quasi del tutto l’adesione (print peel-free). Non comune nelle stampanti desktop, ma indica la tendenza: meno adesione = più velocità.

La scelta della stampante giusta è cruciale: modelli con firmware veloce e controllo preciso (LCD monocromatico o DLP 405 nm ad alte prestazioni) e sistemi a rilascio rapido, come Raise3D DF2+ o Heygears UltraCraft A2D HD.

In sintesi, Liqcreate identifica otto fattori chiave per stampare rapidamente in resina:

• Resina e stampante veloci: stampante 3D con luce potente (405 nm) e resina ad alta reattività (es. Liqcreate Premium Model).
• Spessore dello strato: strati più spessi (0,1–0,15 mm) riducono significativamente il numero di strati.
• Meno strati di base: 1–2 strati inferiori bastano per adesione minima, evitando tempo extra di “burn-in”.
• Meno tempi di attesa: ridurre pause prima/dopo sollevamento piattaforma, specialmente per resine liquide.
• Altezza di sollevamento minima: osservare quando il pezzo si stacca e regolare la sollevamento a quel punto (es. 4–5 mm).
• Alta velocità di sollevamento: accelerare la salita se la resina lo permette; aumentare supporti/spessore supporti se necessario.
• Alta velocità di ritrazione: muovere rapidamente la piattaforma per passare allo strato successivo; generalmente tollerabile per resine rigide/vetrose.
• Film meno adesivo: usare PFA/nFEP o ACF.

Seguendo queste linee guida si possono ottenere grandi incrementi di velocità senza compromettere il successo dei pezzi. Ad esempio, con resina ad alta velocità e LCD potente, sono stati stampati modelli dentali di 20 cm in ~20 minuti, tempi impensabili con resina standard.