Quali sono le stampanti 3D per materiali compositi presenti sul mercato?

Nel settore della produzione additiva, le aziende sono sempre più alla ricerca di stampanti 3D per materiali compositi. Questi materiali offrono proprietà meccaniche notevoli, soprattutto in termini di resistenza: il materiale in questione, chiamato “matrice” (il più delle volte un termoplastico), viene rinforzato con fibre (ad esempio di carbonio, aramidiche, di vetro) che aumentano la resistenza del pezzo finale e ne riducono il peso totale. Questi materiali sostituiscono addirittura l’uso del metallo.

Oggi, la maggior parte delle stampanti 3D FDM desktop è in grado di stampare filamenti compositi, a condizione che siano dotate di un ugello in acciaio temprato. Tuttavia, queste macchine non consentono di depositare le fibre direttamente nel materiale della matrice durante la stampa. Per questo motivo, diversi produttori hanno sviluppato soluzioni in grado di estrudere sia la matrice che le fibre per ottenere parti ancora più resistenti. Abbiamo quindi selezionato alcune stampanti 3D per materiali compositi basate su tecnologie diverse. Abbiamo creato una lista delle aziende in ordine alfabetico.

9T Labs

Fondata nel 2018, 9T Labs è un produttore svizzero specializzato nella stampa 3D di materiali compositi. Il suo processo, la tecnologia Additive Fusion, consente di depositare fibre di carbonio continue in una matrice polimerica in modo automatizzato e controllato. Questo è possibile grazie alla Red Series, che comprende l’unità di stampa, il Build Module, e la soluzione di post-processing, il Fusion Module. La stampante 3D è in grado di posizionare le fibre continue secondo l’orientamento e le traiettorie scelte dall’operatore durante la fase di progettazione e preparazione del file 3D. Questo ottimizza il peso e il costo del pezzo e garantisce una resistenza ottimale. Se alcune parti del pezzo non necessitano di fibre continue, la stampante 3D le riempie con un polimero convenzionale o addirittura con una plastica rinforzata con fibre corte. La macchina è dotata di una serie di sensori per monitorare l’intero processo di stampa, nonché di un sistema di gestione della temperatura per ridurre al minimo l’accumulo di umidità e garantire una buona adesione tra gli strati. Infine, se consideriamo il modulo di fusione, la macchina consente lo stampaggio a compressione per ottenere le migliori prestazioni in termini di finitura superficiale, consolidamento e qualità dei pezzi. Per saperne di più sul processo produttivo di 9T Labs, guarda il video qui sotto:

Anisoprint

Quando si pensa a soluzioni di stampa 3D in fibra continua chiavi in mano, sia desktop che industriali, Anisoprint è una delle principali aziende che vengono inevitabilmente in mente. Guidato da Fedor Antonov e attualmente con sede a Singapore, il produttore si è dedicato all’obiettivo di “introdurre una nuova tecnologia di produzione industriale richiesta a livello globale per strutture ottimizzate in materiali compositi”. Per farlo, Anisoprint utilizza la sua tecnologia brevettata Composite Fiber Coextrusion (CFC), che aggiunge fibre continue a un materiale termoplastico di base, tra cui PLA, ABS, PETG e Nylon. Per le sue soluzioni desktop, A3 (460 x 297 x 210 mm di volume di stampa) e A4 (287 x 210 x 140 mm di volume di stampa), è possibile lavorare con materiali compositi fino a 900 MPa. La PROM IS 500, invece, è la soluzione industriale dell’azienda ed è compatibile con plastiche ad alta temperatura (fino a 410°C) come PEEK e PEI, con un volume di costruzione di 600 x 420 x 300 mm. Ciò che distingue il produttore è anche il fatto che gli utenti possono modificare la densità del riempimento del composito o variare la direzione delle fibre per ottenere parti ottimali, ciò che Anisoprint chiama “anisoprinting”.

Continuous Composites

Fondata nel 2015, Continuous Composites è un’azienda che promuove lo sviluppo di tecnologie innovative per l’industria. Per risolvere il problema della bassa velocità, dei materiali deboli e dei piccoli volumi di produzione, ha creato la soluzione CF3D®. Questo processo di produzione automatizzato inizia con una fibra continua asciutta che viene impregnata con una resina termoindurente a polimerizzazione rapida, che viene depositata dalla testina di stampa. Il metodo elimina la necessità di stampi, forni e autoclavi, garantendo un’elevata resa del materiale a un costo inferiore. L’uso di materiali compositi leggeri conferisce alla produzione additiva un elevato livello di prestazioni e funzionalità. Inoltre, la tecnologia CF3D® può stampare fibre strutturali e funzionali in un unico processo.

Impossible Objects

L’azienda statunitense Impossible Objects ha sviluppato CBAM 25, una tecnologia di stampa 3D appositamente progettata per i materiali compositi. Questa innovazione è ottimizzata per lavorare con materiali come la fibra di carbonio e la fibra di vetro, combinati con polimeri ad alte prestazioni come il nylon e il PEEK. Progettata per soddisfare le esigenze degli ambienti industriali, la CBAM 25 mira a trasformare la produzione additiva offrendo prestazioni elevate in termini di velocità e precisione. Questa tecnologia è in grado di stampare ogni strato in meno di 4 secondi, consentendo di produrre pezzi fino a 15 volte più velocemente rispetto alle soluzioni concorrenti presenti sul mercato.

Markforged

Il produttore Markforged utilizza la tecnologia CFF (Continuous filament fabrication) per estrudere la fibra continua strato per strato. A questo scopo Markforged offre 4 tipi di rinforzo: fibra di carbonio, fibra di vetro, Kevlar e fibra di vetro HSHT. I materiali compositi sono compatibili con diverse stampanti 3D di Markforged, tra cui la serie Desktop (Onyx Pro e Mark Two), che unisce qualità industriale e convenienza, e la serie Industriale (X7, FX10, FX20) per parti robuste e affidabili anche in larga scala e con materiali ad alte prestazioni.

Moi Composites

Moi Composites è uno spin-off del Politecnico di Milano nato nel 2018 che propone la sua tecnologia brevettata, Continuous Fiber Manufacturing (CFM). Si tratta di un metodo di stampa 3D che, come suggerisce il nome, utilizza materiali compositi a fibra continua. A differenza delle altre soluzioni presenti in questo elenco, la CFM è dotata di una testa di stampa che può essere integrata in qualsiasi macchina CNC con più di 4 assi. La testa di estrusione può lavorare con materiali compositi come fibre di carbonio, aramidi, vetro, materiali bio/naturali, ecc. Inoltre, l’azienda dispone di un software personalizzato che aiuta a ottimizzare la progettazione e la produzione grazie ad algoritmi generativi intelligenti. Il software gestisce le macchine robotiche, monitora la qualità di stampa e calcola il percorso dell’intero processo, dalla progettazione CAD alla stampa 3D. Le applicazioni della tecnologia CFM sono molteplici. L’azienda consiglia la sua soluzione per la creazione di prodotti che richiedono elevate prestazioni meccaniche, di durata e di funzionalità. I settori che possono trarne i maggiori benefici sono l’energia, l’aerospaziale, l’edilizia, lo sport e il settore marittimo.

(Crediti fotografici: Moi Composites)

SphereCube

SphereCube è un’azienda italiana che si occupa della realizzazione di componenti in materiale composito ad alte prestazioni. L’azienda non ricorre all’uso di stampi e lavora per ridurre l’impatto ambientale. La loro tecnologia, il Thermal Laser Curing, permette di creare delle parti in materiale composito alto-performante con rinforzo in fibra continua e matrice termoindurente, grazie alla testa di estrusione della loro stampante 3D e il sistema a 5 assi. La stampante estrude i due materiali con due diversi stati fisici: la matrice polimerica in uno stato fluido viscoso e il materiale di rinforzo sottoforma di fibra continua. A estrusione ultimata, viene utilizzata una sorgente termica per curare il materiale composito in maniera parziale o totale. Solitamente, per la solidificazione di questi materiali compositi viene utilizzata una sorgente UV. Il Thermal Laser Curing consente inoltre di lavorare diverse tipologie di matrici termoindurenti e di servirsi di qualsiasi tipo di fibre di rinforzo continue. Queste possono essere anche di origine naturale e vegetale come il lino e la canapa. Inoltre, SphereCube ha brevettato il proprio metodo di preparazione della fibra di rinforzo, servendosi di una macchina di binderizzazione. Grazie al suo brillante lavoro, SphereCube stata selezionata tra le vincitrici della Formnext Startup Challenge 2022.

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