{"id":11851,"date":"2024-02-20T00:01:31","date_gmt":"2024-02-19T23:01:31","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/?p=11851"},"modified":"2024-02-20T22:29:34","modified_gmt":"2024-02-20T21:29:34","slug":"guida-stampa-3d-multimateriale-200220249","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/guida-stampa-3d-multimateriale-200220249\/","title":{"rendered":"Tutto quello che c’\u00e8 da sapere sulla stampa 3D multimateriale"},"content":{"rendered":"

La stampa 3D multimateriale<\/a> \u00e8, come dice il nome, la stampa 3D di diversi materiali in un unico processo di stampa continuo. Non \u00e8 la stessa cosa della stampa multicolore, in cui un materiale viene stampato in diverse varianti di colore. Sebbene il risultato visivo della stampa multimateriale possa essere quello di contenere diversi colori, lo scopo fondamentale della stampa con pi\u00f9 materiali \u00e8 quello di ottenere una combinazione delle loro propriet\u00e0. Materiali diversi hanno caratteristiche diverse, ad esempio possono essere conduttivi, duri, morbidi, trasparenti, chimicamente resistenti, ecc. e sono quindi particolarmente adatti per applicazioni specifiche. In alcuni casi, tuttavia, \u00e8 necessario combinare le caratteristiche di diversi materiali in un oggetto per sfruttarne appieno l’applicazione, da cui l’esistenza di soluzioni per la stampa 3D multimateriale.<\/p>\n

Infatti, la stampa 3D multimateriale \u00e8 particolarmente utile quando si desidera combinare due propriet\u00e0 complementari dei materiali in un unico pezzo in modo che sia, ad esempio, sia rigido che flessibile. La stampa 3D multimateriale consente anche di stampare strutture di supporto in un materiale diverso che pu\u00f2 essere facilmente rimosso durante il post-processing<\/a>. Ne sono un esempio il PVA e l’HIPS<\/a>. Inoltre, la stampa 3D di pi\u00f9 materiali riduce notevolmente le operazioni di post-lavorazione: le parti finali vengono prodotte in un’unica soluzione, eliminando la fase di assemblaggio che spesso richiede molto tempo.<\/p>\n

Una stampa 3D multimateriale efficiente dipende molto dalla tecnologia e dall’hardware utilizzati. Sebbene vi siano molte sperimentazioni e continui progressi nel campo della stampa 3D multimateriale<\/a>, non tutti i processi sono adatti a stampare pi\u00f9 materiali contemporaneamente. Attualmente, la stampa 3D multimateriale \u00e8 possibile con la tecnologia SLA<\/a>, ad esempio utilizzando pi\u00f9 vasche con materiali diversi, ma anche con il Material Jetting<\/a> (che per sua natura \u00e8 particolarmente adatto alla stampa di pi\u00f9 materiali contemporaneamente).<\/p>

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Tuttavia, la tecnologia FDM<\/a> \u00e8 attualmente uno dei processi pi\u00f9 produttivi e avanzati per la stampa 3D multimateriale. Rispetto ad altri processi di stampa, la tecnologia FDM \u00e8 economica, semplice e consente la lavorazione di vari polimeri termoplastici e materiali compositi. A seconda della sua configurazione, una stampante FDM pu\u00f2 stampare diversi materiali. A seconda dell’hardware, ci sono alcuni aspetti, che illustreremo di seguito, da tenere in considerazione. Questa guida si concentrer\u00e0 sulla stampa 3D multimateriale per i processi di estrusione.<\/p>\n

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Sebbene la stampa multimateriale sia possibile con diverse tecnologie, \u00e8 pi\u00f9 avanzata con i processi FDM (Crediti foto: Stampa con tecnologia Novojet di Quantica \/ Quantica)<\/p><\/div>\n

Il processo di stampa 3D multimateriale<\/h3>\n

Come ogni processo di stampa, la stampa 3D multimateriale inizia con la progettazione. Oggi maggior parte dei dei software CAD standard<\/a> tiene conto della differenza tra un materiale e l’altro ed \u00e8 in grado di considerare le rispettive caratteristiche. Per una stampa 3D multimateriale di successo, \u00e8 poi importante definire i parametri corretti dello slicer, perch\u00e9 la stampante deve sapere quando ogni materiale deve essere stampato. La configurazione della macchina \u00e8 quindi fondamentale, sia che si tratti di una soluzione con un estrusore che con pi\u00f9 ugelli. Approfondiamo di seguito le diverse possibilit\u00e0.<\/p>\n

Testa di stampa singola<\/h4>\n

La stampa 3D multimateriale \u00e8 perfettamente realizzabile con una stampante FDM standard. Tuttavia, se la stampante \u00e8 dotata di un estrusore a singolo ugello, i cambi di materiale devono essere effettuati manualmente. La stampante deve quindi interrompere la stampa non appena entra in gioco un nuovo materiale. Le varie pause possono essere gi\u00e0 integrate nel codice G. A seconda dello slicer, questa fase pu\u00f2 essere molto semplice o pi\u00f9 complicata.<\/p>\n

In generale, la stampa di pi\u00f9 materiali su una stampante standard richiede tempo e lavoro, anche per pezzi di piccole dimensioni. Il processo diventa pi\u00f9 difficile se si utilizzano pi\u00f9 materiali per strato e se i materiali non vengono alternati strato per strato.<\/p>\n

\"Mulit-Material-Druck

I diversi materiali devono essere presi in considerazione fin dal processo di progettazione e durante lo slicing (Crediti foto: UltiMaker)<\/p><\/div>\n

Esistono ovviamente anche stampanti che consentono di stampare con pi\u00f9 filamenti. Un esempio, utilizzato soprattutto nella stampa multicolore, \u00e8 un mixing hotend. Tuttavia, se questo sistema deve essere utilizzato per la stampa con diversi materiali, le rispettive temperature di stampa devono essere molto vicine tra loro, nel caso ottimale identiche, per evitare errori di stampa<\/a>.<\/p>\n

Se si utilizza una stampante con estrusore Bowden, \u00e8 possibile utilizzare un classico separatore a Y per combinare due materiali diversi. Con il sistema Bowden, i materiali vengono utilizzati ed estrusi alternativamente, ma sono sempre “pronti” in modo da formare l’omonima forma a Y. Questo approccio \u00e8 utilizzato anche per la stampa a due colori e pu\u00f2 essere esteso a un doppio estrusore a Y per pi\u00f9 estrusori.<\/p>\n

Oltre a queste caratteristiche hardware, si ha anche la possibilit\u00e0 di aggiornare la stampante con componenti aggiuntivi per stampare con pi\u00f9 materiali. Con i kit di aggiornamento multimateriale MMU1, MMU2 e il pi\u00f9 recente MM3, Prusa ha creato componenti aggiuntivi che consentono di stampare con un massimo di cinque filamenti diversi. L’MMU viene semplicemente collegato a una stampante monomateriale e un sistema di estrusione Bowden basato su splitter viene utilizzato per stampare con pi\u00f9 materiali.<\/p>\n

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Prusa3D offre la possibilit\u00e0 di stampare pi\u00f9 materiali con i suoi Multi Material Upgrades (MMU) (Crediti foto: PrusaDd)<\/p><\/div>\n

Un altro componente aggiuntivo \u00e8 la Mosaic Palette. Questo dispositivo aggiuntivo per stampanti FDM di tutti i tipi taglia i filamenti a misura e li riassembla in un unico e preciso filamento di stampa. Il filamento pu\u00f2 quindi essere stampato in un unico passaggio senza cambi o pause. Ora ci sono anche fornitori che equipaggiano le loro stampanti con sistemi aggiuntivi per la stampa 3D multicolore o multimateriale. Con il suo AMS (Automated Material System), Bambu Lab<\/a> ha creato un sistema che non limita pi\u00f9 l’utente alla stampa con un solo filamento e consente stampe versatili, estetiche e funzionali.<\/p>\n

Detto questo, le stampe multimateriale sono molto pi\u00f9 facili da realizzare se ci sono diversi hotend in una testa di stampa. In questo caso, per ogni materiale c’\u00e8 un ugello corrispondente, in modo da evitare che i residui del materiale precedente intasino l’ugello. Esistono testine di stampa singole con due o quattro hotend. Tuttavia, queste rendono la testina di stampa pi\u00f9 pesante, compromettendo la velocit\u00e0 di stampa.<\/p>\n

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Questa testina di stampa pu\u00f2 stampare 4 filamenti contemporaneamente (Crediti foto: Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences)<\/p><\/div>\n

Testine di stampa multiple<\/h4>\n

Estendendo l’approccio multi-ugello all’estrusione di materiali a pi\u00f9 testine di stampa, \u00e8 possibile aumentare ulteriormente la variet\u00e0 di materiali. Questo approccio produce anche risultati migliori, poich\u00e9 i diversi materiali non vengono combinati in un unico blocco di riscaldamento nell’hotend. Le stampanti IDEX (Independent Dual Extruder) sono un esempio ben noto.<\/p>\n

Queste stampanti sono dotate di due estrusori che possono muoversi indipendentemente l’uno dall’altro. I percorsi separati dei rispettivi filamenti impediscono ostruzioni o blocchi nell’ugello e alcuni degli errori pi\u00f9 comuni nella stampa 3D multimateriale possono essere eliminati in anticipo. Tuttavia, una stampante IDEX pu\u00f2 stampare solo due materiali contemporaneamente. Spesso si tratta del materiale di base e del materiale di supporto.<\/p>\n

Uno strumento che supera i limiti del doppio estrusore \u00e8 il tool changer. Questo strumento pu\u00f2 cambiare le teste durante il funzionamento. Non si tratta solo di testine di stampa, ma anche di testine che possono tagliare, fresare e forare (per la produzione ibrida).<\/p>\n

\"IDEX

Le stampanti IDEX sono dotate di due estrusori indipendenti e possono quindi lavorare due tipi di filamento in una sola stampa (Crediti foto: Raise3D)<\/p><\/div>\n

Applicazioni, vantaggi e limiti<\/h3>\n

L’obiettivo principale della stampa 3D multimateriale \u00e8 quello di conferire a un pezzo finale propriet\u00e0 diverse. Queste possono riguardare l’aspetto, le propriet\u00e0 del materiale o la struttura.<\/p>\n

Le diverse propriet\u00e0 combinate dei materiali aprono inoltre varie possibilit\u00e0 di applicazione in un’ampia gamma di settori. La stampa 3D multimateriale viene utilizzata per chip microfluidici o per pinze nella robotica e nella soft robotics<\/a>, dove sono richieste parti flessibili e morbide e parti dure e resistenti. Questo processo \u00e8 sempre pi\u00f9 utilizzato anche in medicina. Materiali come il TPU (morbido) e i compositi in fibra di carbonio sono ad esempio combinati per realizzare protesi stampate in 3D.<\/p>\n

\"Multi-Material-Druck\"

Le stampe multimateriale sono utilizzate in molti settori quando sono richieste propriet\u00e0 diverse in un pezzo, ad esempio resistente e morbido (Crediti foto: UltiMaker)<\/p><\/div>\n

Il successo non \u00e8 per\u00f2 sempre garantito con la stampa 3D multimateriale, poich\u00e9 sono necessari una certa cautela e degli accorgimenti per ottenere i risultati desiderati. Quando si progetta l’oggetto da stampare, si pone la questione di come i diversi materiali debbano incastrarsi. Alcuni filamenti, ad esempio, non si combinano bene a causa delle loro diverse propriet\u00e0. Se le temperature di lavorazione sono troppo distanti, ad esempio, sar\u00e0 difficile lavorarli insieme. In genere i materiali simili, si combinano pi\u00f9 facilmente.<\/p>\n

Le propriet\u00e0 del materiale, come \u00e8 noto, determinano anche le propriet\u00e0 di stampa. Materiali diversi richiedono impostazioni diverse nella stampante in termini di temperatura dell’ugello, temperatura del letto di stampa, velocit\u00e0 e ritrazione. Queste regolazioni hanno anche il pi\u00f9 alto tasso di errore e quindi, a seconda dell’hardware utilizzato, ci sono alcune cose da tenere a mente. Ad esempio, se si utilizza un unico estrusore con un solo hotend dal cui ugello vengono estrusi tutti i materiali utilizzati, \u00e8 necessario assicurarsi che i materiali non si mescolino. In caso contrario, pu\u00f2 verificarsi un accumulo di materiale e, nel peggiore dei casi, pu\u00f2 essere necessario sostituire l’ugello. Ci\u00f2 si verifica in particolare se per la stampa vengono utilizzati materiali insoliti come il legno o il metallo. Se si utilizzano pi\u00f9 estrusori, il gocciolamento dall’ugello non utilizzato pu\u00f2 diventare un problema; questo fenomeno \u00e8 noto anche come trasudamento o oozing<\/em>.<\/p>\n

Produttori di soluzioni di stampa 3D multimateriale<\/h3>\n

Oggi esiste un’ampia gamma di stampanti per la stampa 3D multimateriale, che comprende soluzioni desktop, sistemi industriali e vari componenti aggiuntivi e aggiornamenti, come menzionato. Una delle prime stampanti multimateriale \u00e8 stata la Fab@Home, lanciata nel 2006. A livello di maker, spiccano le soluzioni di Prusa, Bambu Lab e Flashforge<\/a>, oltre a Raise3D e UltiMaker. Particolarmente degne di nota sono la Flashforge Creator 4, la Prusa XL con un massimo di cinque materiali e la E2 di Raise3D.<\/p>\n

Le soluzioni industriali sono offerte, tra gli altri, da Modix con Modix Big-120Z, OMNI3D con Factory 2.0 e Factory 2.0 NET e WASP<\/a> con Delta WASP 2040 Industrial X. Anche AIM3D si concentra sulla stampa 3D multimateriale a livello industriale e combina persino pellet e filamenti nei suoi sistemi di stampa. Qualunque sia la soluzione scelta per implementare una stampa 3D multimateriale di successo, \u00e8 essenziale considerare in anticipo le propriet\u00e0 dei materiali e le impostazioni della stampante.<\/p>\n

\"multi-material

L’AMS di Bambu Lab consente di lavorare filamenti diversi per la stampa multicolore o multimateriale (Crediti foto: Bambu Lab)<\/p><\/div>\n

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*Crediti foto copertina: Harvard University<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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