I micron nella stampa 3D: Contano? [AGGIORNATO]

Se possiedi un sistema di produzione 3D o hai considerato la stampa 3D come soluzione, è importante capire cosa è più importante per la tua applicazione: la precisione dimensionale e la ripetibilità o la risoluzione. In questo articolo del blog, discutiamo perché lo spessore dello strato è elencato come micron nella stampa 3D e perché questo è importante. Prima di tutto, diamo un’occhiata alle definizioni di accuratezza, ripetibilità e risoluzione:

• L’accuratezza si riferisce a quanto strettamente l’output di un sistema di produzione è conforme a una tolleranza entro un intervallo dimensionale specificato.
• La ripetibilità cattura la capacità di un sistema di produrre un output coerente, volta per volta.
• La risoluzione si riferisce alla più piccola unità che il sistema può riprodurre.

Precisione dimensionale

La precisione dimensionale è un fattore molto importante che molte persone prendono in considerazione quando scelgono una soluzione additiva che funziona meglio per loro. Questa specifica avrà un impatto su fattori come l’aspetto delle caratteristiche piccole o fini e la precisione delle superfici critiche. Tipicamente, questo è misurato in micron o micrometri. Un micron è uguale a 0,001mm o 0,000039in. Per confronto, un capello umano ha un diametro compreso tra 20 e 200 micron e il cromosoma umano più lungo è lungo 20 micron. Quindi, quando si pone la domanda “I micron contano davvero?” in alcuni casi, si sta davvero spaccando il capello in quattro.

Come si riferiscono queste misure alla produzione additiva?

L’accuratezza dimensionale dipende dal sistema che produce il pezzo e dalla dimensione complessiva del pezzo. Stratasys offre stampanti 3D che costruiscono parti utilizzando diverse tecnologie come il Fused Deposition Modeling (FDM), PolyJet e la stereolitografia. Le macchine FDM fondono strati di materiale termoplastico attraverso un estrusore. Nel frattempo, le macchine PolyJet costruiscono parti da strati di fotopolimeri che vengono polimerizzati dalla luce UV (come il processo usato da una stampante a getto d’inchiostro). La stereolitografia combina l’alta risoluzione e i sottili strati di costruzione con una generosa capacità di costruzione in grado di produrre parti altamente dettagliate, prototipi e modelli di fusione in larga scala.

Tecnologia FDM

Fused Deposition Modeling (FDM) è un processo in cui il filamento di plastica semi-liquefatto viene estruso su un piano X/Y su un percorso preprogrammato. Queste macchine funzionano tagliando le parti in strati e stampando ciascuno di essi prima di sollevare il letto per stampare il successivo.

In genere, questi strati o fette sono misurati in pollici, non in micron (1 pollice = 25.400 micron) quindi una differenza di pochi micron probabilmente non avrà un grande impatto sulla qualità o sulla precisione. Ma questo non racconta tutta la storia. Le macchine Stratasys, per esempio, hanno una precisione dimensionale nominale ovunque da 0,005″ a 0,008″ (127 – 204 micron). Questo significa che per ogni centimetro del vostro pezzo, potete aspettarvi di essere tenuti a questa precisione. Le macchine della serie F123, per esempio, possono stampare con una precisione di 200 mm (.008 in), o +/- .002 mm/mm (.002 in/in), a seconda di quale sia maggiore.

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Purtroppo, più piccole o più fini sono le parti FDM, meno accurate diventano. Questo perché un pezzo estruso di plastica con un diametro da 0,005″ a 0,020″, che si espande e si restringe rapidamente, non può fare molto per inserirsi in spazi ristretti. Una buona regola generale è quella di avere la vostra caratteristica più piccola almeno due volte più grande dell’altezza del vostro strato. Ma per le caratteristiche super piccole (esempio, un foro di 0,0050″) FDM potrebbe non essere una buona soluzione, e ci sono altre tecnologie più adatte per questi tipi di caratteristiche.

Tecnologia PolyJet

La tecnologia PolyJet dispensa gocce di una resina curabile UV (luce ultravioletta) su una piastra di costruzione strato per strato. Questo processo è simile a quello di una normale stampante a getto d’inchiostro. Crea altezze di strato molto più fini, fino a 14 micron. Questo è più sottile di un capello umano medio! Quindi, se il realismo, la miscelazione dei colori o le caratteristiche fini sono ciò che state cercando, scegliere una stampante PolyJet 3D ha molto senso. In questo scenario, la differenza di 10 o 20 micron può creare un grande impatto perché gli strati sono così sottili. Questo potrebbe far sì che le caratteristiche non si vedano bene o che i colori non si mescolino correttamente.

Le ultime aggiunte alla famiglia PolyJet di Stratasys includono la J850 e la J826 che hanno la capacità di stampare con fino a sette materiali alla volta. La J850 può stampare fino a meno di 100 mm-±100; oltre i 100 mm- ±200 o ± 0,06% della lunghezza del pezzo, se superiore. La J826 ha la capacità di stampare fino a meno di 100 mm – ±100μ; sopra i 100 mm – ±200μ.

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Tecnologia stereolitografica

La stereolitografia (tipicamente indicata come SL o SLA) è un processo in cui un bagno di resina viene cagliato strato per strato con un laser o un altro dispositivo che emette luce come uno schermo o un proiettore. Questa tecnologia può produrre parti in materiale singolo con un alto grado di precisione e finitura.

A causa di questo alto grado di precisione, un cambiamento di 10-15 micron a freddo ha effetti negativi sulla parte. Ma per i pezzi più grandi, dove le tolleranze sono più clementi, questi cambiamenti non faranno molta differenza. È anche importante assicurarsi che queste macchine siano calibrate per la resina specifica che state usando e che il bagno di resina sia pulito e chiaro. Se questi passi non vengono seguiti, ci possono essere problemi con parti grandi e piccole.

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Quindi, i micron contano nella stampa 3D?

Un po’. Dipende davvero da quale sia il tuo obiettivo finale con la tua parte. Se si stanno facendo grandi maschere o attrezzature che devono contenere parti specifiche per la verniciatura, allora pochi micron di precisione non influiranno su questo. Se state facendo dei modelli in scala ridotta con molte caratteristiche fini, allora un cambiamento anche di pochi micron può essere visibile sui vostri pezzi. Ma progettando il vostro pezzo per il processo additivo, potete mitigare molti problemi con l’accuratezza e la risoluzione delle caratteristiche fini. Alla TriMech, offriamo un intero corso DFAM (Design for Additive Manufacturing) progettato per aiutare gli utenti a progettare parti che sono più efficienti la prima volta utilizzando i principi di progettazione che sono possibili solo con le tecnologie additive.

Ora che avete più familiarità con i micron e la precisione nella stampa 3D con diverse tecnologie, potreste chiedervi quale potrebbe essere la migliore adatta alle vostre esigenze? Non preoccuparti, possiamo aiutarti! Guarda il nostro webinar on-demand per conoscere le differenze tra le tecnologie PolyJet e FDM.