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Come realizzare progetti destinati alla stampa 3D industriale mediante SLS e MJF

Ricorda di prendere in considerazione la dimensione minima del dettaglio, il potenziale di deformazione, il grado di ritiro del materiale e la rimozione della polvere durante la fase di progettazione di pezzi da creare con sinterizzazione laser selettiva e Multi Jet Fusion


La stampa 3D industriale assicura maggiore libertà nella fase di progettazione, permettendo di creare geometrie più complesse rispetto a quelle realizzabili con i processi di fabbricazione tradizionali. Tuttavia, prima di realizzare componenti stampati in 3D con polveri polimeriche, è necessario tenere a mente cinque considerazioni fondamentali per fare in modo che i processi di sinterizzazione laser selettiva (SLS) e Multi Jet Fusion (MJF) possano effettivamente produrre i risultati desiderati.

Attieniti a queste semplici regole durante la progettazione di componenti da realizzare mediante SLS o MJF utilizzando uno dei nostri polimerici tecnici in polvere. Osserva i requisiti di dimensione minima dei dettagli, riduci la deformazione del pezzo, limita il ritiro differenziale del materiale, prendi in considerazione la rimozione della polvere sin dalla fase di design e chiedici come stabilire l'orientamento ottimale del pezzo.

1. Attenersi ai requisiti di dimensione minima dei dettagli per i pezzi in plastica destinati a stampa 3D

La dimensione minima del dettaglio indica la più piccola caratteristica riproducibile come da modello CAD. Non si riferisce allo spessore degli strati di materiale che compongono il pezzo, quanto piuttosto alla dimensione di una geometria specifica in grado di sopravvivere ai processi di stampa e finitura. Di seguito elenchiamo 3 importanti problematiche che spesso rileviamo sui pezzi e che devono essere corrette a partire dal modello CAD. Le geometrie più comuni che possono rivelarsi problematiche includono fori cechi, filettature e aree in cui le rastremazioni e i diametri interni siano troppo vicini alle pareti esterne.

Spessore di parete: Indica lo spessore in qualsiasi direzione sulle pareti o geometrie del pezzo. Lo spessore di parete minimo consentito è pari a 0,8 - 1 mm con la SLS e a 0,5 mm con MJF.

Spazi aperti: Indicano la distanza tra 2 elementi di dettaglio. Gli spazi aperti meritano attenzione durante la progettazione di componenti da realizzare mediante stampa 3D, poiché il processo di sinterizzazione potrebbe provocare l'unione di spazi non conformi ai requisiti minimi. Gli spazi aperti dovrebbero avere una dimensione minima di 1mm, sia per la SLS che per MJF.

 

3D printing part warpage
Attenzione alla deformazione con MJF e SLS, come mostra questo esempio. Le dimensioni e lo spessore complessivo del pezzo hanno un impatto determinante sul potenziale di deformazione.

2. Ridurre la deformazione per i pezzi da realizzare con SLS e MJF

I processi di stampa su letto di polvere, come SLS e MJF, utilizzano il calore per sinterizzare/fondere la polvere compattandola in un composto solido. Il calore utilizzato per la formazione dei pezzi può tuttavia provocare deformazioni indesiderate. Le dimensioni e lo spessore complessivo del pezzo hanno un impatto determinante sul potenziale di deformazione. Più crescono le dimensioni del pezzo, maggiori saranno le probabilità che questo sarà soggetto a deformazione (i pezzi con dimensioni pari o superiori ai 200 mm sono particolarmente a rischio). Tuttavia, anche il materiale che si intende utilizzare influenza notevolmente tale aspetto. Il potenziale di deformazione sarà inoltre più pronunciato nei pezzi sottili e nei dettagli le cui dimensioni si avvicinano al requisito minimo previsto. Se temi che il tuo progetto possa essere soggetto a deformazione, raccomandiamo quattro possibili soluzioni.

  1. Le dimensioni del pezzo dovrebbero essere prossime a uno spessore uniforme di 3 mm per garantirne la stabilità.
  2. Opta per un materiale con maggiore rigidità, come il PA 12 40% caricato vetro o il PA caricato carbonio.
  3. Se il pezzo ha dimensioni superiori ai 200 mm e ritieni che potrebbe sviluppare una deformazione, un'altra possibilità consiste nell'utilizzare un materiale di PA 12 non caricato con la nostra macchina SLS, la cui ampia camera di sinterizzazione è in grado di gestire pezzi con dimensioni fino a 736,6 mm x 635 mm x 533,4 mm.
  4. Infine, è disponibile anche un'opzione detta "taglia e incolla", in cui il componente è prodotto scomposto e successivqamente incollato.

3. Limitare il ritiro differenziale per i pezzi da realizzare con SLS e MJF

Analogamente alla deformazione, il ritiro differenziale è un fenomeno che può verificarsi con i pezzi aventi uno spessore di parete non uniforme. Se un lato presenta uno spessore notevolmente più pronunciato rispetto al resto del pezzo, il raffreddamento potrebbe infatti avvenire a intervalli diversi. Ciò significa che le aree più spesse si raffredderanno molto più lentamente rispetto a quelle più sottili, provocando talvolta un restringimento indesiderato del pezzo.

Se è necessario introdurre dettagli più spessi, raccomandiamo di incavare tali elementi mantenendo uno spessore massimo di 3-5 mm.

4. Rimozione della polvere di materiale con SLS e MJF

Un metodo eccellente per massimizzare i vantaggi offerti dalla stampa 3D consiste nel contenere la quantità di materiale necessario con l'aggiunta di spazi vuoti interni. Nei processi di SLS e MJF, queste aree non avranno strutture di supporto, ma all'interno di esse ci sarà della polvere che rimane "intrappolata" durante il processo di fabbricazione. La presenza di polvere richiederà l'inserimento di un foro di scarico, che provvederemo ad aggiungere noi stessi.

5. Assistenza con l'orientamento di pezzi in nylon da realizzare con stampa 3D

Raccomandiamo di richiedere la nostra assistenza per stabilire l'orientamento ottimale del pezzo, al fine di ridurre ulteriormente il rischio di deformazione o bassa risoluzione dei dettagli.

I nostri Application Engineers sono sempre disponibili a fornire assistenza. Non esitare a contattarli al numero +39 (0)321 381211 o all'indirizzo [email protected] Per iniziare oggi stesso il tuo prossimo progetto, non devi fare altro che caricare un modello CAD 3D sul portale www.protolabs.it per ricevere un preventivo immediato.