Scelta del materiale per la stampa 3D in stereolitografia (SLA)
Confronto tra le termoplastiche stampati a iniezione e i materiali simil-termoplastici per la stereolitografia
Molti i fattori entrano in gioco quando si confrontano le proprietà dei materiali termoplastici utilizzati nello stampaggio a iniezione con quelle di materiali "simili alla termoplastica" (simil-ABS) utilizzati nella tecnologia di stampa 3D come la stereolitografia (SLA).
La SLA è un processo di stampa 3D di materiali plastici che utilizza un liquido termoindurente, non termoplastico, che viene polimerizzato a strati per formare i pezzi finali. A causa di questa importante differenza nei metodi di fabbricazione, le proprietà dei materiali, come la resistenza alla trazione, la deflessione termica e il modulo di flessione, possono differire dall'omologo SLA più tradizionale. Inoltre, la tecnologia SLA genera proprietà anisotrope, in cui i valori degli assi X, Y e Z possono differire a seconda dell'orientamento della costruzione, una considerazione specifica per i processi di stampa 3D.
All'interno del nostro servizio di stampa 3D offriamo un'accurata selezione di materiali simil-ABS per la tecnologia SLA, ma ciò che potrebbe sorprendervi è la versatilità e la gamma di potenziali applicazioni dei pezzi ottenuti. Nelle tabelle e nei grafici che seguono, vi illustreremo ogni materiale e le sue proprietà, confrontandoli tra loro (e con le materie plastiche stampate) per aiutarvi a decidere come implementare al meglio la SLA.
Materiali simili al policarbonato
Il materiale avanzato per alte temperature simil-PC (Accura 5530) è il più adatto per i componenti che necessitano di forza e rigidità associate alla resistenza alle alte temperature, come i componenti elettrici o automobilistici che si trovano nel sottoscocca.Con una post-polimerizzazione termica, la deflessione termica del pezzo può essere ulteriormente migliorata, ma a scapito della durata. Occorre considerare che una post-polimerizzazione termica conferirà al colore del pezzo una tonalità leggermente ambrata.
Materiale bianco simil-ceramico
Il materiale bianco simil-ceramico (Advanced High Temp PerFORM) è spesso utilizzato per rivestimenti nel settore automobilistico, involucri elettrici, test nella galleria del vento e altri componenti che richiedono tolleranza al calore e resistenza. Combina una tolleranza superiore alle alte temperature con resistenza e rigidità. Per migliorare ulteriormente le proprietà meccaniche e la resistenza al calore si può ricorrere a una post-polimerizzazione termica, ma ne risulterà un pezzo più fragile.
| Methodo di test |
Simil-PC avanzato per alte temperature |
PC Lexan 940 |
Simil-ceramico bianco (Advanced High Temp PerFORM) |
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|---|---|---|---|---|
| Assorbimento acqua | DIN EN 120 62 |
0.55 ± 0.15% (20 °C, 50% relative humidity) |
24 hr.: 0.15% |
0.35 ± 0.15% |
| E-modulo (x-y piano) |
DIN EN ISO 527* | 3,400 ± 400 MPa | -- | 10,000 ± 1,000 MPa |
| Resistenza alla trazione (piano x-y) |
DIN EN ISO 527* | 50 ± 10 MPa |
Snervamento: 8,990 psi/62.0 MPa |
70 ± 10 MPa |
| Allungamento a rottura (piano x-y) | DIN EN ISO 527* | 3 ± 2% | 90% | 1.5 ± 1% |
Grafico 1: Due materiali simil-PC e un PC termoplastico stampato sono stati confrontati in quattro categorie di proprietà.
*velocità di test 10 mm/min.
Materiali simil-ABS
Il simil-ABS nero (Accura Black 7820) presenta un'elevata resistenza e una buona stabilità dimensionale, anche in presenza di umidità elevata. È di colore nero e viene comunemente utilizzato per componenti automobilistici, imballaggi per prodotti di consumo, involucri elettrici e giocattoli, grazie alla sua resistenza agli urti e alla facilità di finitura secondaria che conferisce un aspetto di qualità di livello industriale.
MicroFine™ è un materiale esclusivo di Protolabs che permette di riprodurre particolari ultrasottili in micro-risoluzione. MicroFine™ è disponibile in verde e in grigio. Con MicroFine™ è possibile ottenere spessori di strato di 0,025 mm e dimensioni degli elementi di 0,07 mm, per soddisfare le applicazioni che richiedono pezzi di dimensioni generalmente inferiori a un pollice cubo.
Il simil-ABS traslucido/trasparente (Somos Watershed XC 11122) è un materiale forte, durevole e a basso assorbimento di umidità. È quasi incolore e simula un tecnopolimero trasparente. L'elevata trasparenza del Watershed ne fa un materiale perfetto per la prototipazione di lenti, modelli di visualizzazione del flusso e microfluidica. Va considerato che sono necessarie operazioni secondarie per rendere il materiale perfettamente trasparente. Il Watershed mantiene anche in seguito una tonalità azzurra molto chiara.
ABS-Like White (Accura Xtreme White 200) offers strength and durability, lending itself well to applications that require flexible snap-fit features. Note that ABS-Like White (Accura Xtreme White 200) has the lowest heat deflection of the SLA materials offered at Protolabs.
|
Simil-ABS Nero (Accura 7820) |
MicroFine™ | Simil-ABS traslucido/trasparente (Watershed XC 11122) |
Simil-ABS Bianco (Accura Xtreme White 200) |
ABS Bayblend FR 110 (Stampato) |
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|---|---|---|---|---|---|
|
Assorbimento acqua |
0.25 ± 0.15% | 0.85% ± 0.15% (ASTM DS70-98) |
0.35 ± 0.15% | 0.65 ± 0.15% | 0.050% 23 °C |
| E-modulo (x-y piano) DIN EN ISO 527* |
3,000 ± 400 MPa | -- | 2,900 ± 400 MPa | 3,300 ± 400 MPa | -- |
| Resistenza alla trazione (x-y piano) DIN EN ISO 527* |
55 ± 10 MPa | 60 ± 10 MPa (ASTM D638M) |
55 ± 10 MPa | 55 ± 10 MPa |
Snervamento: 60 MPa |
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Allungamento a rottura (piano x-y) |
5 ± 3% | 8 ± 4% (ASTM D638M) |
6 ± 3% | 9 ± 5% | >50% |
Grafico 2: Quattro materiali simil-ABS e un ABS termoplastico stampato sono stati confrontati in quattro categorie di proprietà.
*velocità di test 10 mm/min.
Materiale in autentico silicone
Solitamente viene utilizzato per applicazioni in ambito sanitario, come protesi, tappi per le orecchie o dispositivi indossabili, ma anche in settori più ampi, come l'ingegneria automobilistica o meccanica, per prodotti come sigillature, rivestimenti e guarnizioni. Questo materiale è biocompatibile e ha superato le certificazioni ISO DIN EN 10993-05 (test in vitro di citotossicità) e ISO DIN EN 10993-10 (test di irritazione e sensibilizzazione cutanea). Il materiale presenta un'elevata resistenza a condizioni ambientali difficili, a vari acidi, basi e solventi non polari. Le parti stampate sono idrorepellenti, isolanti e con un'elevata permeabilità ai gas.
| Elastosill R 3003/30 A/B LSR | Elastosill R 3003/50 A/B LSR | Materiale in autentico silicone A60 | Elastosill 3003/60 A/B Trasparente | Elastosill 3003/70 A/B Trasparente | ||
| Tecnologia | Stampaggio a iniezione | Stampaggio a iniezione | Stampa 3D | Stampaggio a iniezione | Stampaggio a iniezione | |
| Colore | - | Trasparente | Trasparente | Traslucido | Trasparente | Trasparente |
| Durezza Shore A | - | 30 | 50 | 60 | 60 | 70 |
| Resistenza alla trazione | N/mm3 | 7.5 | 9.9 | 8 | 9.5 | 8.6 |
| Allungamento a rottura | % | 620 | 480 | 360 | 340 | 290 |
| Resistenza allo strappo | N/mm | 23 | 29 | 17 | 27 | 20 |
| Resilienza di ritorno | % | 61 | 62 | >80 | 67 | 71 |
| Set di compressione | % | 10 | 13 | <15 | 12 | 12 |
| Densità | g/cm3 | 1.09 | 1.13 | 1.15 | 1.13 | 1.13 |
Vero silicone a confronto con LSR Elastosill Shores.
| Proprietà | Metodo di test | Valore | |||
| Colore | - | Traslucido | |||
| Durezza Shore-A | ISO 7619-1 | 20 | 35 | 50 | 60 |
| Densità | ISO 1183-1 A | 1.05 g/cm3 | 1.08 g/cm3 | 1.11 g/cm3 | 1.13g/cm3 |
| Resistenza alla trazione (x-y piano) | ISO 37 Type 4 | 4.9 N/mm2 | 5.5 N/mm2 | 7.25 N/mm2 | 8.5 N/mm2 |
| Allungamento a rottura (x-y piano) | >1000% | 650% | 530% | 360% | |
| Resistenza allo strappo | ASTM D624 Type C | 5.8 N/mm | 10 N/mm | 11 N/mm | 17 N/mm2 |
| Resilienza di ritorno | ISO 4662 | >80% | >80% | >80% | >80% |
| Set di compressione | DIN ISO 815-1 Type B | <25% | <20% | <20% | <20% |
I diversi tipi di True Silicone disponibili presso Protolabs e il loro confronto.
Grafici di confronto delle proprietà di materiale
I grafici seguenti misurano diversi materiali simil-ABS adatti alla tecnologia di stampa SLA in base a varie proprietà: Resistenza alla trazione, allungamento a rottura, assorbimento d'acqua e modulo E.
Resistenza alla trazione
Allungamento a rottura
Assorbimento acqua
E-Modulo
Ultima parola
A differenza dei materiali termoplastici, l'esposizione a lungo termine ai raggi UV e all'umidità altera l'aspetto e le proprietà meccaniche dei materiali SLA se non sono protetti da placcatura o verniciatura. Con il tempo, alcuni pezzi possono essere soggetti a deformazione, ingiallimento e fragilità. In molti casi i pezzi SLA non sono destinati a un uso a lungo termine, ma può essere utile capire i vantaggi a breve termine di usufruire di parti altamente dettagliate per forma e adattamento da usare durante la prototipazione iniziale.
Ricordate di lavorare a stretto contatto con gli esperti di stampa 3D che vi aiuteranno a selezionare il materiale giusto per il vostro progetto e a garantire che l'orientamento della costruzione sia ottimizzato per le applicazioni del pezzo. Consultate la nostra Guida ai materiali per la stampa 3D (in inglese) per una visione più ampia dei materiali, sia in plastica che in metallo, per tutte le tecnologie di fabbricazione additiva.
Approfondite la stereolitografia su protolabs.it. Per domande sulla stampa 3D o sui Protolabs, contattate un application engineer all'indirizzo [email protected] o al numero +39 (0)321 381211 .
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