Tutto quello che c’è da sapere sulla stampa 3D trasparente

A volte, si desidera che un componente sia trasparente per motivi estetici, mentre altre volte la trasparenza è una necessità funzionale. In entrambi i casi, la flessibilità della produzione additiva in termini di design, materiali e processi consente di creare componenti con un effetto trasparente. Questo può essere un compito arduo, poiché il principio stesso della stampa 3D, ovvero la sovrapposizione di strati, crea spazi che la luce non può attraversare. Tuttavia, la trasparenza è ancora possibile. Il vetro , ad esempio, è ottimo per creare componenti trasparenti e si sta affermando come materiale valido per la stampa 3D. Tuttavia, poiché la stampa 3D del vetro è meno comune, in questo articolo ci concentreremo sulle materie plastiche.

Prima di approfondire l’argomento, è importante distinguere tra trasparenza e traslucenza. I pezzi trasparenti consentono il passaggio di una maggiore quantità di luce senza distorsioni visibili, consentendo di vedere perfettamente attraverso il pezzo. I pezzi traslucidi, invece, lasciano passare una luce diffusa, il che significa che l’immagine che vediamo attraverso il pezzo non è completamente nitida. Qui analizzeremo due tecnologie compatibili con i materiali plastici trasparenti, i fattori da considerare per ciascuna tecnologia e le applicazioni dei pezzi 3D trasparenti.

Tecnologie per ottenere parti 3D trasparenti

Processi a base di resina

Quando si pensa alla stampa 3D trasparente, la prima cosa che viene in mente è l’uso di processi a base di resina . La fotopolimerizzazione in vasca (SLA, DLP) è una delle tecnologie ideali per ottenere parti di alta qualità e altamente trasparenti, poiché le superfici risultanti sono lisce e lasciano passare più luce. Esistono diverse resine trasparenti sul mercato con proprietà adatte a diverse applicazioni ottiche trasparenti. Ad esempio, la Clear Resin di Formlabs per stampanti SLA è una resina che produce parti con una trasparenza simile a quella del vetro, con dettagli precisi e senza la necessità di lunghi processi di post-produzione.

Oltre a questi processi basati sull’utilizzo di una fonte di calore e di un serbatoio, possiamo aggiungere il material jetting. Questa tecnologia permette di utilizzare più resine contemporaneamente e di combinare materiali diversi. In questo modo, è possibile caricare nella macchina resine trasparenti e ottenere diversi livelli di trasparenza sullo stesso pezzo. Inoltre, il material jetting offre un’eccellente risoluzione e una superficie molto liscia, esaltando le qualità estetiche dei pezzi.

Uno svantaggio comune dei pezzi in resina, tuttavia, è la loro tendenza a ingiallire nel tempo o a perdere trasparenza dopo il risciacquo e l’asciugatura. Per evitare ciò, è spesso necessario rivestire, lucidare e carteggiare i pezzi per renderne la superficie il più liscia possibile. In generale, una combinazione di queste tecniche aumenta la trasparenza e la brillantezza.

Estrusione di materiale

Rispetto alla stereolitografia, la modellazione a deposizione fusa (FDM/FFF) è una tecnologia più economica e ampiamente disponibile, ma non è in grado di ottenere lo stesso grado di trasparenza. Questo perché la deposizione di materiale in strati successivi disperde la luce. In questo caso, i pezzi risultano più traslucidi che trasparenti. I materiali che si distinguono per la stampa 3D trasparente con le stampanti FDM sono PLA, policarbonato e PETG . Tra questi, il PETG è il più adatto alla stampa 3D trasparente perché la sua struttura molecolare consente una buona trasmissione della luce.

Per stampare parti con un effetto trasparente con le tecnologie FDM, ci sono parametri chiave da considerare. Innanzitutto, ridurre l’altezza dello strato di 0,1-0,2 mm minimizzerà le linee visibili e si otterrà una superficie più liscia e uniforme, che può essere carteggiata per ottenere un effetto trasparente. È inoltre importante mantenere un flusso continuo di materiale per evitare bolle e imperfezioni, nonché stampare a una velocità inferiore. Un ultimo aspetto da considerare è il riempimento delle parti. Optare per una struttura di riempimento minima o uniforme può consentire alla luce di attraversare meglio le parti. Come accennato in precedenza, il principale limite della FDM nella stampa di parti trasparenti risiede nella difficoltà di rimuovere completamente le linee degli strati, anche dopo un’intensa post-elaborazione come carteggiatura e verniciatura.

Applicazioni

I componenti trasparenti o traslucidi stampati in 3D sono popolari non solo per il loro aspetto, ma anche per la loro funzionalità. Ad esempio, è possibile creare prototipi che consentono di osservare il funzionamento interno dei meccanismi, rendendo visibile l’interazione tra parti in movimento o fluidi. Questa proprietà è particolarmente utile anche nei dispositivi microfluidici e nella progettazione di sistemi ottici, come alloggiamenti per luci LED e guide di luce. L’uso più comune della stampa 3D trasparente è per oggetti decorativi, perché la stampa 3D di componenti traslucidi o trasparenti consente ai progettisti di creare pezzi unici con finiture o effetti simili al vetro.

La trasparenza nella stampa 3D è molto richiesta anche nel settore medicale, in particolare per la produzione di modelli chirurgici il più realistici possibile. Gli operatori sanitari possono visualizzare l’anatomia esatta del paziente e, ad esempio, tutti i vasi sanguigni all’interno di un organo. Sono in grado di visualizzare meglio i possibili rischi durante un intervento chirurgico e sono meglio preparati. È anche un modo per rassicurare i pazienti: mostrando loro un modello anatomico trasparente, possono comprendere meglio le dinamiche interne del loro corpo.

La stampa 3D trasparente e traslucida apre interessanti possibilità per la realizzazione di componenti con elevata trasparenza ottica. La scelta della tecnologia e del materiale dipenderà dal progetto in questione. Oltre a questi fattori, l’utilizzo di parametri specifici e tecniche di post-processing determinerà in larga misura il grado di trasparenza ottenuto.

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