Stampa 3D di resina nell'industria con Nexa3D XiP

Stampa 3D con resina: tecnologie e limitazioni

Storicamente, la stampante 3D a resina aveva due importanti limitazioni che fungono da ostacolo nelle applicazioni industriali. Da un lato, la limitata disponibilità di materiali tecnici e funzionali riduceva notevolmente il numero di applicazioni in cui la resina offriva un vantaggio rispetto alla stampa FDM, dall'altro, la limitata velocità di stampa offerta dalla tecnologia SLA rendeva impraticabile l'uso in produzioni di piccola scala.

Negli ultimi anni, lo sviluppo della stampa 3D a resina è cresciuto in modo esponenziale grazie, in gran parte, all'introduzione della tecnologia LED-LCD. Questa tecnologia ha portato alla comparsa di dispositivi più economici e notevolmente più veloci grazie alla capacità di esporre l'intera superficie di ogni strato contemporaneamente.

L'aumento della presenza delle stampanti 3D a resina nelle aziende ha anche portato alcuni grandi produttori a concentrarsi sulla sviluppo di nuovi materiali funzionali e di qualità.

Questi due fattori hanno reso la stampa 3D a resina LED-LCD una tecnologia matura con un grande potenziale in molteplici settori industriali.

Tecnologia LED/LCD e LSPc

La tecnologia LED-LCD consiste nell'esporre strati completi utilizzando una matrice di LED in grado di fornire una luce uniforme insieme a un pannello LCD monocromatico che funge da maschera mediante l'apertura selettiva dei pixel, il che ha portato a chiamare questa tecnologia anche SLA mascherata (mSLA).

Video 1: Funzionamento delle tecnologie SLA, DLP e LED-LCD. Fonte: SprintRay.

La capacità di esporre contemporaneamente uno strato intero consente una cura in pochi secondi e inoltre il tempo di stampa dipende unicamente dall'altezza di fabbricazione e non dal numero di pezzi. Ciò la rende molto competitiva rispetto alla tecnologia SLA, in cui i tempi aumentano considerevolmente non solo in base all'altezza di fabbricazione, ma anche in base al numero di pezzi e alla loro dimensione.

Tuttavia, fino a ora, sia la tecnologia SLA che LED-LCD avevano una limitazione comune: la transizione tra strati richiedeva movimenti a bassa velocità per staccare il pezzo dalla vaschetta. Questo ha comportato che in molti casi i tempi di transizione tra strati fossero più lunghi dei tempi di esposizione.

La tecnologia LSPc brevettata da Nexa3D e implementata nella stampante XiP ha cambiato questo paradigma, consentendo una stampa continua con tempi di transizione minimi tra strati e superando la barriera di velocità che esisteva finora nelle tecnologie LED-LCD e SLA.

Immagine 1: Componenti della tecnologia LSPc di Nexa 3D. Fonte: Nexa3D.

Questa tecnologia si basa sull'uso di una membrana autolubrificante che consente transizioni di strato praticamente istantanee, offrendo velocità di stampa fino a 40 volte superiori rispetto alle stampanti SLA dello stesso segmento.

Video 2: Dimostrazione in tempo reale della tecnologia Nexa3D LSPc. Fonte: Nexa3D.

Inoltre, le membrane LSPc di Nexa3D offrono una maggiore trasmissione luminosa e una rifrazione quasi nulla, rispetto ai tradizionali FEP utilizzati, il che unito a un insieme di LED ad alta omogeneità e a un pannello LCD ad alta risoluzione consente di ottenere risoluzioni superiori rispetto alla tecnologia SLA e precisioni simili.

Disponibilità di materiali tecnici e funzionali

L'arrivo di nuovi produttori e lo sviluppo di nuove resine tecniche e funzionali ha portato a una situazione in cui ogni stampante 3D a resina destinata all'uso professionale dovrebbe idealiemente soddisfare due requisiti: la disponibilità di materiali tecnici e funzionali di qualità, correttamente parametrizzati e ottimizzati, e la possibilità di utilizzare nuovi materiali o alternative di altri produttori.

Nexa3D ha soddisfatto entrambi questi requisiti consentendo l'uso di parametri aperti nelle sue stampanti 3D e creando un ecosistema completo che include materiali funzionali di alta qualità prodotti da alcuni dei produttori più rinomati come BASF o Henkel.

Immagine 2: Confronto tra materiali tecnici Nexa3D. Fonte: Nexa3D.

Attualmente, XiP include un catalogo in espansione di oltre 20 materiali diversi, tra cui materiali per uso generale, materiali funzionali e materiali dentali.

Tra i materiali per uso generale ci sono xModel15 e xModel35, destinati a produrre modelli che richiedono finiture eccellenti e una stabilità dimensionale elevata.

Video 3: Stampa ad alta precisione con xModel15. Fonte: Nexa3D.

Nella gamma delle resine funzionali sono disponibili molte opzioni di materiali progettati per soddisfare le esigenze industriali più elevate, come xPEEK147, un materiale con un modulo di trazione e flessione superiore a 3 GPa e un punto di ammorbidimento superiore a 200 °C.

Immagine 3: Stampi per iniezione realizzati con resina xPEEK147. Fonte: Nexa3D.

Sono disponibili anche altri materiali che fungono da alternative a quelli utilizzati in altre tecnologie di stampa 3D più comuni nell'industria, come xPP405, o xABS3843, alternative a PP e ABS rispettivamente.

Immagine 4: Componente funzionale automobilistico prodotto con xABS3843. Fonte: Nexa3D.

Sono disponibili anche, tra gli altri, materiali flessibili con allungamenti a rottura fino al 159%, come xFLEX402 o xFLEX475.

La combinazione perfetta per l'industria

Le stampanti Nexa3D XiP combinano tutte le caratteristiche necessarie per diventare uno dei migliori dispositivi di stampa 3D per ambienti industriali.

Video 4: Descrizione della stampante XiP. Fonte: Nexa3D.

Il costo competitivo e la velocità di stampa fino a 18 cm/h consentono un rapido ritorno dell'investimento, mentre l'ampia disponibilità di materiali funzionali completamente ottimizzati consente di iniziare a produrre pezzi di alta qualità fin dall'inizio. Inoltre, la possibilità di utilizzare parametri aperti garantisce la possibilità di utilizzare gli ultimi materiali disponibili o materiali di altri produttori, aumentando la competitività sia in termini di costo che di qualità o innovazione.