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. Presentiamo oggi questo processo nel dettaglio.

Storia della 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.

Come funziona la stampa 3D Material Jetting?

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.

Sebbene il material jetting sia spesso descritto esclusivamente come Polyjet (originariamente sviluppato da Objet e ora utilizzato da Stratasys), esistono altre tecnologie di stampa 3D a getto di materiale, tra cui :

• Tecnologia Drop on demand (DOD): questa tecnologia utilizza una testina di stampa dotata di due ugelli che depositano il materiale di stampa e i supporti solubili punto per punto. Una volta che le gocce di materiale in uno strato sono state spruzzate sulla piastra di stampa, la stampante rettifica la superficie utilizzando una fresa per garantire una superficie perfettamente piatta. La tecnologia DOD è utilizzata principalmente per creare stampi e oggetti per la microfusione.
• Nanoparticle jetting (NPJ): sviluppata e brevettata da XJet, questa tecnologia utilizza una testina di stampa dotata di un ugello che spruzza un liquido contenente nanoparticelle metalliche o ceramiche. Una fonte di calore mantiene la camera di stampa a una temperatura di circa 300°C per garantire l’evaporazione del legante. Una fase di sinterizzazione solidifica il pezzo dopo la stampa.

Vantaggi 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.).

Materiali

Questa tecnologia offre un’ampia scelta di materiali, dagli elastomeri ai materiali rigidi, e consente di creare parti che combinano diverse proprietà. I fotopolimeri utilizzati nel processo possono essere adattati a una varietà di applicazioni, comprese quelle mediche, grazie alla loro biocompatibilità. La varietà di materiali disponibili amplia le possibilità di progettazione ed è adatta a un’ampia gamma di settori.

Post-processing

A seconda della tecnologia di Material Jetting utilizzata, può essere necessaria un’ulteriore fase di post-lavorazione (come la sinterizzazione).

Applicazioni e produttori

La stampa 3D a getto di materiale trova applicazione nella produzione di prototipi dettagliati e funzionali. È particolarmente diffusa nel settore medico per la creazione di modelli anatomici precisi e colorati.

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.

Questa tecnologia continua a evolversi, aprendo nuove opportunità in settori diversi come la medicina, l’arte, la gioielleria e molti altri. Con produttori innovativi e applicazioni in espansione, la stampa 3D Material Jetting rimane un metodo versatile per la produzione additiva.

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