Material Jetting (PolyJet): tutto quello che c’è da sapere

Il Material Jetting, anche noto come PolyJet o ColorJet, è un processo di stampa 3D che offre la possibilità di creare oggetti combinando diversi materiali e colori. Ma vediamo insieme nello specifico come funziona questa tecnologia.

La tecnologia Material Jetting è stata brevettata da Objet Ltd. nel 1999 con il nome di PolyJet, l’azienda si è poi fusa con Stratasys nel 2012. Possiamo dire che in questa tecnologia additiva si uniscano il getto d’inchiostro (usato dalle stampanti 2D) e l’uso di fotopolimeri. I suoi vantaggi sono numerosi: un’eccellente risoluzione (fino a 0,016 mm), superfici uniformi (nessun effetto scalino a differenza degli oggetti stampati con la tecnologia FDM), una vasta scelta di materiali e colori, un costo e un tempo di stampa relativamente bassi.

Crediti immagine: Stratasys

Come funziona la stampa 3D con la tecnologia Material Jetting?

Come qualsiasi tecnica di stampa 3D, il processo inizia con la creazione dell’oggetto desiderato servendosi di un software CAD; questo viene poi tagliato in numerose immagini digitali, ciascuna corrispondente a uno strato dell’oggetto, tramite un apposito software detto slicer. Il file STL viene poi inviato alla stampante 3D per la stampa.

Una volta che il processo inizia, la resina liquida viene riscaldata a 30-60°C per ottenere la viscosità adeguata per la stampa. La testina di stampa, molto simile a quella di una stampante a getto d’inchiostro, proietta centinaia di micro goccioline di resina fotopolimerica sensibile alla luce ultravioletta. Questa indurisce il materiale andando a formare il primo strato. Come il processo di stereolitografia (SLA), questa tecnologia è basata sul principio della fotopolimerizzazione. La stampa multi-materiale e policroma è possibile in quanto il porta testina di stampa presenta numerosi ugelli in grado di spruzzare simultaneamente vari materiali.

Il processo Material Jetting (a getto di materiale) | Crediti immagine: 3D Hubs

Vantaggi e svantaggi della tecnologia Material Jetting

Il principale vantaggio della tecnologia Material Jetting è la possibilità di stampare pezzi multi-materiale e multicolore. Grazie alle sue testine di stampa multiple, ciascun materiale può essere immagazzinato in una testina separata, consentendo l’elaborazione di diversi materiali e colori. Il materiale composito ottenuto è chiamato “materiale digitale” ed è adatto alla creazione di prototipi dettagliati vicini al modello finale (resistenza alla temperatura, biocompatibilità, rigido o flessibile, ecc.).

I limiti includono un volume di stampa limitato: non è (ancora) possibile fabbricare pezzi in un formato grande. Inoltre, come nel caso della maggior parte delle altre tecnologie, il processo richiede dei supporti di stampa e una fase di post-elaborazione. Durante questa fase, i supporti e i residui di resina devono essere rimossi con una soluzione speciale e il pezzo deve essere interamente polimerizzato in una camera agli UV. Va notato che, come tutti i pezzi creati da fotopolimeri, sono sensibili alla luce, cosa che può modificarne le sue proprietà nel tempo.

Aree di applicazione della stampa 3D con Material Jetting

Come spiegato in precedenza, la principale area di applicazione della stampa 3D con Material Jetting è la produzione di prototipi dettagliati e funzionali. Consente di vedere, toccare e sentire modelli visivi simili a un pezzo finito finale. Questo metodo è di particolare interesse nel settore medico in quanto consente la creazione di modelli anatomici in scala, di diversi colori, fedeli al corpo umano. In questo modo, il medico può spiegare una patologia a un paziente in maniera concreta e i chirurghi si possono esercitare in anticipo per un intervento. Questa tecnologie di stampa 3D è anche utilizzata in ambito artistico o in gioielleria.

I principali player sul mercato

Come menzionato in precedenza, Stratasys è il pioniere di questa tecnologia e commercializza varie macchine che impiegano la tecnologia di Material Jetting, chiamate PolyJet. Probabilmente le più note sono J750 e J350, entrambe compatibili con i colori Pantone e in grado di stampare prototipi in oltre 500.000 colori, texture, sfumature, trasparenze e consistenze diversi. Anche 3D Systems offre una gamma di stampanti 3D Material Jetting, una tecnologia che hanno denominato MultiJet, come la ProJet MJP 5600, che non è colorata quanto la Stratasys, ma che può a sua volta essere utilizzata per la fabbricazione di diversi prototipi, con materiali elastici o rigidi.

Un’altra azienda che impiega il principio base della tecnologia a getto di materiale è la società israeliana XJet. Tuttavia, questa azienda ha sviluppato un metodo per spruzzare nanoparticelle, vale a dire che non stampa con goccioline di plastica, bensì con goccioline di liquido cariche di nanoparticelle di ceramica o di metallo.

Illustrazione della tecnologia sviluppata da XJet

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