Materiali ibridi per sostituire i filamenti classici per stampa 3D

Il processo di stampa 3D per estrusione, o deposizione di materiale, è senza dubbio uno dei più noti e diffusi sul mercato della fabbricazione additiva. Va detto che offre numerosi vantaggi, soprattutto in termini di compatibilità dei materiali. Infatti, una stampante 3D FDM/FFF può progettare parti con un’ampia varietà di materie plastiche, ma anche materiali come il silicone, il metallo o persino la pasta alimentare, solo per citarne alcuni. Il più delle volte l’utente utilizza un filamento e anche in questo caso la scelta è ampia. Mentre la maggior parte utilizza un materiale termoplastico come ABS, PLA, policarbonato o materiali ad alte prestazioni, esistono delle alternative: si tratta dei cosiddetti filamenti ibridi, che in genere offrono un risultato diverso, sia in termini di resa che di finitura, conduttività, resistenza, ecc. Sono composti, ad esempio, da fondi di caffè, legno, polvere di diamante o materiali riciclati. Oggi scopriamo alcuni di questi filamenti!

Filamento a base di caffè

Un caffè per iniziare la giornata è qualcosa a cui siamo abituati, ma… il caffè come materiale di stampa 3D? Questa è l’idea che è venuta al produttore 3Dfuel, riutilizzando i fondi di caffè per sviluppare un filamento 3D marroncino. Il suo nome? Wound Up, e fa parte della serie di filamenti del marchio c3composites. Con il caffè scartato dalle macchine da caffè, il produttore riesce a riutilizzarlo mescolandolo con una plastica tradizionale come il PLA, creando un filamento molto speciale. Le sue caratteristiche di stampa sono simili a quelle del PLA.

Filamento de café

Un filamento di PLA conduttivo

ProtoPasta, produttore di materiali per la stampa 3D con sede a Vancouver, ha sviluppato dei filamenti di PLA particolari. Si tratta di un filamento di PLA composito elettricamente conduttivo che ha al suo interno particelle di carbonio. Il filamento può essere utilizzato, ad esempio, per circuiti elettrici a bassa tensione e dispositivi touch-sensitive. Inoltre, il materiale può essere combinato con il normale PLA in una stampante 3D a doppia estrusione. Secondo il produttore, questo materiale è in grado di far funzionare facilmente un Arduino a bassa tensione e di stampare conduttori per resistori fino a 1K. 

Crediti foto: ProtoPasta

Filamento di pietra arenaria

Si tratta di un filamento per stampanti 3D dall’aspetto robusto, realizzato con un noto materiale da costruzione, la pietra arenaria. Questo tipo di filamento è composto essenzialmente da PLA con una miscela di pietra. Può essere sotto forma di gesso finemente polverizzato o simile per conferire un colore e una consistenza simili alla pietra. Uno dei produttori più noti al momento è il marchio LayBrick. L’aspetto complessivo può variare a seconda della configurazione della macchina utilizzata e può essere da liscio a ruvido.

Il filamento a base di pietra offre una finitura molto apprezzata dagli artisti.

Filamento di canapa per stampanti 3D

La canapa deriva da una delle varietà della pianta di cannabis, quindi il suo utilizzo è oggetto di dibattito. Tuttavia, non ha smesso di farsi strada nella stampa 3D. La fibra di canapa è composta da particelle sottili e mescolata con una base di polimero PLA. Grazie alle capacità naturali del materiale, presenta una serie di attributi positivi. Quando si parla di filamenti per stampanti 3D in canapa, esistono diversi marchi sul mercato. Uno dei più noti è 3Dfuel, che in collaborazione con C2renew ha lanciato il suo filamento ad incastro. Contiene un biofiller visibile che crea una texture unica. Il filamento è una plastica biodegradabile che può essere riciclata o compostata dopo l’uso, si tratta dunque di un materiale sostenibile.

Filamento a base di canapa.

Filamenti con proprietà magnetiche

Come indicato nel titolo, questo filamento per stampanti 3D ha proprietà magnetiche. È prodotto utilizzando polvere di ferro mescolata al PLA. In poche parole, le particelle di ferro conferiscono al materiale le caratteristiche del metallo, consentendogli di rispondere magneticamente. Inoltre, conferisce un aspetto metallico alle parti. Attualmente, il principale produttore di questo tipo di materiale è il marchio ProtoPasta.

Filamento per stampa 3D in legno

Il vantaggio dei filamenti ibridi è che spesso consentono di riciclare materiali che si pensava fossero rifiuti. È il caso del filamento di legno. A seconda del filamento, i suoi componenti possono provenire da sughero, bambù, ecc. Così hanno sviluppato un filamento con fibre di legno che viene mescolato con il PLA. L’aspetto dei modelli realizzati con questo tipo di filamento è quello di una scultura scolpita a mano. Riesce persino a mantenere un po’ dell’odore del materiale originale: è incredibile! Uno dei principali produttori è l’olandese Colorfabb e l’americana Hobbyking.

Filamenti 3D fluorescenti

Senza dubbio i materiali fluorescenti piacciono a grandi e piccoli. Con i filamenti fluorescenti per la stampa 3D possiamo creare qualsiasi oggetto fosforescente. Alcuni esempi si trovano su colorFabb, che utilizza PLA/PHA, una miscela di bioplastiche, in un verde fluorescente per ottenere parti meno fragili e particolari. Anche il filamento PLA della serie PRO di MatterHackers è disponibile in vari colori fosforescenti come il blu e il giallo di alta qualità. La formula chimica di quest’ultimo è precisamente dettagliata e conferisce la consistenza necessaria per produrre pezzi ripetibili.

Crediti: colorFabb

Filamenti biodegradabili

Con il continuo riscaldamento globale, la sostenibilità gioca un ruolo sempre più importante. Per questo motivo sono disponibili anche filamenti biodegradabili per contrastare l’impatto ambientale della stampa 3D. Un esempio è l’azienda francese Kimya, che offre una gamma di filamenti ecologici. Uno di questi è il PLA-R: è ricavato da rifiuti industriali ed è riciclato fino al 97%. Uno dei filamenti del marchio che è realizzato con materiali riciclati al 100% ed è anche biodegradabile è Kimya-R Nature. Genesis Bioindustries Inc. è un’altra azienda che utilizza tecnologie avanzate per convertire i rifiuti alimentari in PHA attraverso la fermentazione batterica. Questa plastica è biodegradabile e può degradarsi completamente in un anno in natura e in meno di dieci anni in ambiente marino.

Ma i rifiuti alimentari non sono l’unico problema causato dall’uomo. I mozziconi di sigaretta sono uno dei tipi di rifiuti più comuni nel Mar Baltico e possono causare danni immensi al nostro ambiente. Un solo mozzicone di sigaretta può inquinare 1.000 litri d’acqua. Inoltre, i filtri delle sigarette possono rilasciare tossine che persistono per 10 anni. Per questo motivo, la start-up fiFilaret ha deciso di posizionare dei cestini sulle spiagge estoni per raccogliere i mozziconi di sigaretta e trasformarli in materiale stampato in 3D. Il processo di produzione separa le parti del filtro dai mozziconi di sigaretta. Dopo un processo di lavaggio e pulizia, al materiale vengono aggiunti polimeri naturali. Infine, viene fuso per produrre pellet di plastica compostabili.

Parti stampate in 3D realizzate con filamenti di sigarette (Credits: fiFilaret)

Filamento con particelle di diamante

Passiamo a uno dei materiali più duri al mondo: il diamante. Aziende come la finlandese Carbodeon o l’olandese Tiamet3D offrono filamenti di PLA contenenti nanoparticelle di diamante con dimensioni di 4-6 nm. Queste particelle conferiscono al filamento le sue proprietà ad alte prestazioni. Il materiale offre una conducibilità termica molto elevata ed è caratterizzato da un’estrema resistenza strutturale. In effetti, la stampa con questo eccezionale filamento si traduce anche in una velocità di stampa estremamente elevata. Ciò è dovuto alle piccole particelle sferiche di diamante, che fungono anche da lubrificante durante la stampa.

Filamento ibrido lino/PLA

La fibra di lino è un materiale che proviene dalla pianta del lino. Nel settore della stampa 3D, possiamo trovare opzioni ibride di questo filamento composto da PLA e lino. Questo materiale non solo rappresenta un’alternativa sostenibile ai filamenti convenzionali, ma offre anche la possibilità di ottenere varie tonalità di marrone attraverso l’applicazione di diversi parametri di stampa (ad esempio, la temperatura dell’estrusore durante il processo di produzione). Una raccomandazione da tenere in considerazione per garantire un risultato ottimale dei pezzi è quella di sigillarli con un trattamento di protezione dai raggi UV. Questo assicura che i pezzi rimangano in perfette condizioni per un periodo di tempo prolungato.

Crediti: TwoBears

Filamenti ESD

I filamenti ESD sono stati sviluppati per proteggere i componenti elettronici sensibili alle scariche elettrostatiche. Pertanto, questo materiale è in grado di ridurre il rischio di danni ai dispositivi. È composto da una miscela di materiali termoplastici come PLA, ABS o PETG e carbonio modificante la dispersione. Il filamento è molto utile per stampare pacchetti di circuiti integrati, sensori, connettori e dispositivi di misura. Altre caratteristiche di ESD sono la buona resistenza agli urti, alle alte temperature e ai graffi. Per garantire la migliore qualità di stampa, è necessario scegliere le impostazioni giuste per la stampante e le condizioni specifiche. Tuttavia, è importante notare che queste impostazioni variano a seconda del produttore. Innanzitutto, il materiale si scioglie a una temperatura compresa tra i 250 e i 265°C. È inoltre preferibile riscaldare il piatto di stampa a una temperatura compresa tra 90 e 110°C. Per quanto riguarda la stampante 3D, si consiglia di utilizzarne una con un alloggiamento chiuso. La velocità di stampa per questo tipo di materiale non deve superare i 60 mm/s. Si noti inoltre che il diametro dell’ugello deve essere di 0,6 mm. Tra i produttori di ESD disponibili sul mercato vi sono Fiberlogy, Kimya e Nanovia. In termini di prezzo, i costi possono variare a seconda del produttore. Tuttavia, per 800 g di filamenti del marchio Zortrax, ammontano a 109 euro. Anche 3DXTech offre questo materiale. È possibile trovare 750 g di filamenti al prezzo di 88 euro.

Crediti: Fiberlogy

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