Stampa 3D di grande formato

11 consigli per stampare in 3D
oggetti di grandi dimensioni in modo conveniente

Finora, la stampa 3D di pezzi di grandi dimensioni è stata costosa, lenta e problematica. Le stampanti 3D di grande formato, il loro software, la manutenzione e i materiali di consumo sono tutti estremamente costosi e la finitura può risultare ancora ruvida, richiedendo un'intensa lavorazione successiva. Un'opzione può essere quella di utilizzare stampanti più piccole e convenienti per stampare in pezzi più piccoli e poi unirli con cura, ma ciò richiede più tempo e i pezzi potrebbero non incastrarsi correttamente. In entrambi i casi, il processo è lento e i pezzi potrebbero danneggiarsi durante la stampa o, peggio ancora, in seguito durante l'uso.

Il lancio della stampante 3D Liquid Crystal (LC Titan) Photocentric, la più grande stampante LCD mai realizzata, apre nuove opportunità per la stampa di oggetti di grandi dimensioni ad alta risoluzione, in modo affidabile e conveniente. Ciò risulterà interessante per un'ampia gamma di aziende che desiderano produrre oggetti di grandi dimensioni internamente.

Questi undici consigli illustrano i fattori chiave da tenere sotto controllo per garantire affidabilità, risoluzione, precisione dei componenti, velocità di stampa e convenienza economica nella stampa di oggetti di grandi dimensioni.

    Suggerimento 1: Utilizza una resina polimerizzata con radicali liberi, non cationica

A prima vista, l’uso dei radicali liberi può sembrare controintuitivo, dato che tutti i grandi sistemi laser utilizzano sistemi epossidici cationici a rottura dell’anello per la polimerizzazione di oggetti di grandi dimensioni, poiché il ritiro nella rottura dell’anello è intrinsecamente minore rispetto alla rottura del doppio legame. Tuttavia, con una formulazione accurata è possibile mitigare il ritiro nei sistemi a radicali liberi, che offrono quindi alcuni incredibili vantaggi rispetto ai sistemi cationici. La polimerizzazione è notevolmente più veloce e, nella produzione di oggetti di grandi dimensioni, ciò fa un'enorme differenza nell'utilizzo delle costose attrezzature, rendendole di un ordine di grandezza più produttive. La polimerizzazione radicalica produce legami chimici irreversibili e forti, tra i più duraturi in natura, consentendo alle parti di essere funzionali. La varietà di proprietà disponibili è molto più ampia nella polimerizzazione radicalica, che spazia da quelle dure a quelle elastomeriche.

Stampante 3D di grande formato - Liquid Crystal : la più grande stampante 3D LCD

    Suggerimento 3: stampare con luce diurna anziché con raggi UV

Quando si stampa con la tecnologia LCD, l'opinione comune potrebbe suggerire che la luce UV (405 nm) sia più veloce nell'avviare la polimerizzazione, poiché trasferisce proporzionalmente più energia rispetto alla luce visibile (460 nm). Tuttavia, la luce visibile (spesso chiamata "luce diurna") polimerizza in modo più uniforme su un'ampia superficie, garantendo una conversione dei doppi legami più controllata. Ciò consente una polimerizzazione uniforme e simultanea su tutta l'area di stampa e offre una profondità di polimerizzazione più costante, indipendentemente dalle variazioni di intensità.

La polimerizzazione alla luce naturale consente di ottenere parti di qualità superiore senza danneggiare lo schermo LCD a causa del degrado causato dai raggi UV, che nel tempo potrebbe compromettere la qualità delle parti stampate. Photocentric stampato oltre 5 milioni di oggetti utilizzando la luce naturale, che rappresenta la scelta collaudata per i processi di produzione digitale di massa in funzionamento continuo.

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    Suggerimento 4: Progettare il pezzo in modo da contrastare il ritiro ed eliminare le deformazioni

Tutti i processi di stampa comportano un restringimento, ma sono i pezzi di grandi dimensioni a subire il restringimento maggiore in termini assoluti. La chiave sta nel comprendere in che modo il restringimento influisca sulle strutture e quindi nell'impedire che queste possano deformare la forma finale. Il software giusto orienterà e sosterrà il pezzo in modo che la struttura non si delamini durante la rimozione del supporto. Le forze devono essere distribuite uniformemente su una fitta matrice della rete di supporto per garantire l'affidabilità della stampa.

È possibile prevenire la deformazione adottando il processo «Weave» Photocentric, un sistema software e di progettazione che consente di stampare in modo affidabile pezzi di grandi dimensioni, creando anche superfici piane e livellate di notevoli dimensioni. Il processo Weave valuta la resistenza fisica necessaria che il pezzo deve avere quando sottoposto a forze in diverse direzioni e poi lo progetta per soddisfare tali criteri, ottimizzandolo contemporaneamente per ridurne il peso. Utilizza tecniche come la reticolazione delle parti solide per ridurre la massa ed evitare la deformazione. La struttura reticolare si contrarrà su se stessa per rimanere isotopicamente costante. Gli oggetti stampati saranno inoltre costituiti solo dal materiale necessario per fornire la resistenza richiesta.

    Suggerimento 5: Stampa in modo economico

Per valutare il costo reale della produzione di pezzi di grandi dimensioni, è necessario calcolare il costo totale di proprietà (TCO) dell'intero processo, non solo il peso della resina. Alcune aziende produttrici di stampanti 3D aumentano ulteriormente i propri profitti ricorrendo a costosi contratti di manutenzione, licenze software con rinnovi esorbitanti, pezzi di ricambio costosi (soprattutto per le stampanti laser) e considerando gli interventi dei tecnici come una fonte di guadagno.

Photocentric il TCO (costo totale di proprietà) per i pezzi realizzati con Titan: si tratta di un dato fondamentale che il cliente deve conoscere. Dovrebbe essere possibile prendere un pezzo di riferimento e calcolare il suo TCO utilizzando macchine della concorrenza. La tecnologia LCD presenta il consumo energetico più basso tra tutti i processi di stampa 3D e, se la resina viene riciclata, genera l'impronta di carbonio più bassa. Titan utilizza la luce naturale anziché i raggi UV, garantendo così una maggiore durata dello schermo. Photocentric l'hardware e i materiali di consumo e li utilizza per realizzare i componenti, quindi comprende quanto sia importante ridurre il TCO al minimo.

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    Suggerimento 6: stampa dal basso verso l'alto, anziché dall'alto verso il basso

Sembra intuitivamente logico che, quando si stampano oggetti di grandi dimensioni con la resina, l'approccio dall'alto verso il basso sia il più efficace. Le forze gravitazionali favoriscono la stampa man mano che il pezzo scende nella vasca, con il liquido che sostiene la struttura in fase di crescita, e non si devono affrontare forze di distacco. Tuttavia, una volta superati questi problemi, i vantaggi della stampa dal basso verso l'alto risultano molto più significativi. Non c'è una vasca di resina molto costosa che diventerà instabile, non ci sono problemi nel cambiare i tipi di resina, i pezzi e la piattaforma si asciugano durante la stampa e la piattaforma è facilmente spostabile nella sezione di lavaggio.

Titan utilizza una stampa dal basso verso l'alto, impiegando resine con elevata resistenza a freddo e basso ritiro, oltre al meccanismo integrato di espulsione a soffio che libera il pezzo dalla vasca insieme alla piattaforma, eliminando le forze di distacco. L'enorme volume di costruzione di Titan richiederebbe l'acquisto e il caricamento di un terzo di tonnellata di resina solo per avviare la stampa di un pezzo con una configurazione dall'alto verso il basso. Invece, Titan funziona con una quantità costante di 5 kg di resina nella vasca. La piattaforma e il pezzo sono in gran parte asciutti al termine del processo di stampa, riducendo la contaminazione durante il lavaggio e rendendo più facile sollevarli e collocarli nel lavaggio tramite l'unità di trasferimento appositamente realizzata.

    Suggerimento 7: Utilizza le tecniche di post-elaborazione adeguate e ricicla il detergente per resina

I vostri problemi potrebbero essere solo all'inizio quando osservate la vostra stampa perfetta appesa sulla piattaforma, poiché la post-elaborazione di oggetti di grandi dimensioni è tecnicamente molto più complessa rispetto a quella di oggetti di dimensioni standard. Per ottenere risultati positivi e ridurre gli scarti, è necessario disporre di una soluzione di flusso di lavoro collaudata che includa processi di lavaggio e polimerizzazione direttamente sulla piattaforma. Rimuovere i pezzi prima della lavorazione può semplificare la manipolazione, ma nei sistemi a radicali liberi ciò non consente di mantenere l'isotropia dei pezzi. Per ottenere questo risultato, è necessario eseguire la post-esposizione interamente sulla piattaforma. Non è pratico disporre di grandi serbatoi riempiti di liquido di lavaggio perché è necessario il doppio dell'altezza di stampa per consentire alla piattaforma di sollevarsi completamente. Per questo motivo, la pulizia viene eseguita in modo più efficace con getti direzionali di detergente per resina. Anche la polimerizzazione di parti di grandi dimensioni è più problematica rispetto a quelle più piccole, poiché la polimerizzazione deve essere eseguita in modo uniforme su tutte le superfici per evitare che una faccia si restringa in modo non isotopico. La stampa 3D di grande formato produce una grande quantità di residui di detergente per resina che devono essere raccolti; questi devono essere gestiti in modo efficace. Ciò che è corretto dal punto di vista ambientale è ora anche la scelta più sensata dal punto di vista finanziario, e il detergente per resina saturo dovrebbe essere recuperato.

Photocentric unità di lavaggio e polimerizzazione appositamente progettate. L'unità di lavaggio Titan è stata progettata specificamente per consentire l'orientamento manuale dei getti verso le aree nascoste, mentre l'unità di polimerizzazione Titan fornisce il calore e la luce necessari in modo costante, grazie alla rotazione della piattaforma che garantisce una polimerizzazione uniforme. Il detergente per resina Photocentricè sicuro da usare e non infiammabile, e può anche essere riciclato all'infinito con l'unità di recupero della resina dedicata. Ciò garantisce un rapido ritorno sull'investimento e produce materiale che può essere solidificato alla luce del sole per essere smaltito in discarica o bruciato, oltre a un detergente per resina riutilizzabile.

    Suggerimento 8: Polimerizzare contemporaneamente l'intera area di stampa

La SLA (Stereolithography Apparatus), ovvero la stampa a resina con luce, è l'unico metodo in grado di produrre stampe di grande formato che combinino resistenza strutturale e risoluzione dei dettagli. La tecnologia LCD è l'unico metodo SLA in grado di offrire questi vantaggi in modo rapido. Ciò è dovuto al fatto che gli schermi LCD polimerizzano grandi aree contemporaneamente, mentre altri metodi polimerizzano aree molto piccole, o addirittura singoli pixel, in modo sequenziale.

Lo schermo LCD da 8k (7660 x 4320 pixel) di Titan mette a disposizione dell'utente oltre 33 milioni di pixel, tutti attivabili contemporaneamente. Ciò consente all'utente di trasformare enormi quantità di liquido in solido in breve tempo e offre una capacità di un ordine di grandezza superiore rispetto all'uso dei laser.

    Suggerimento 9: Stampa con impostazioni ottimizzate

La stampa dal basso verso l'alto è senza dubbio più semplice ed economica rispetto a quella dall'alto verso il basso, ma è anche molto meno tollerante. Richiede sia l'ottimizzazione del processo che delle impostazioni. È fondamentale superare le forze di distacco e gravitazionali, poiché il pezzo di grandi dimensioni rimane sospeso nello spazio e, peggio ancora, deve staccarsi dal film del bacino. Affinché ciò funzioni ogni volta, attraverso migliaia di strati, il processo di stampa deve operare entro ampi margini operativi. La latitudine di esposizione deve essere sufficientemente ampia per consentire la polimerizzazione, senza sovraesposizione, tenendo conto di una ragionevole variabilità di temperatura. Il ritardo e la velocità di sollevamento devono essere impostati in modo da garantire che le forze e il flusso di liquido siano praticamente eliminati. L'aggiunta di resina deve essere controllata automaticamente per consentire la sostituzione solo della resina polimerizzata. Il sistema di distacco potenziato tramite sollevamento o abbassamento della vasca, con insufflazione sotto la vasca.

Photocentric risolto il problema delle forze che si generano durante il sollevamento nella stampa bottom-up utilizzando la propria tecnologia brevettata Blow-Peel, che immette aria sotto la vasca appena prima che la piattaforma si sollevi. Ciò modifica l'angolo con cui il pezzo si stacca dalla pellicola della vasca, consentendo un distacco più rapido della stampa dalla pellicola con una forza minore e garantendo così una stampa uniforme. Photocentric 9 anni di esperienza nella stampa 3D di grande formato che l'hanno portata a ottimizzare le impostazioni di stampa utilizzate in Titan, garantendo prestazioni senza compromettere l'affidabilità o la qualità.

    Suggerimento 10: Utilizzare resine con elevata resistenza iniziale e un’adeguata profondità di penetrazione

La resistenza iniziale, ovvero la resistenza del pezzo al momento della stampa, in contrapposizione alla sua resistenza finale post-esposizione, è il criterio fondamentale per il successo della stampa 3D di grande formato. I pezzi di grandi dimensioni richiedono un elevato livello di resistenza iniziale per rimanere in posizione durante la creazione. Se la resistenza iniziale è troppo bassa, il pezzo semplicemente si sfalderà e si delaminerà lungo i suoi strati. I pezzi di grandi dimensioni traggono vantaggio dalla possibilità di stampare con una maggiore profondità di polimerizzazione, poiché il tempo di stampa può essere ridotto in modo sostanziale utilizzando strati più spessi. Quando si polimerizza un oggetto molto grande in fette molto piccole, è auspicabile che il processo avvenga rapidamente. Di conseguenza, il pezzo deve avere un ottimo aspetto al termine del processo, il che significa che non devono esserci antiestetiche linee di strato che richiedono un'intensa levigatura o lucidatura.

Per garantire una stampa 3D di grande formato affidabile, Photocentric sviluppato resine dotate di un'elevata resistenza allo stato grezzo, in grado di produrre pezzi dall'aspetto accattivante, praticamente indistinguibili da quelli stampati a iniezione. Photocentric Magna Hard Black (per la prototipazione) e Durable DL110HB (per la resistenza) in Titan. In genere, 100 micron è lo spessore minimo utilizzato nella stampa 3D di grande formato, ma Titan garantisce una risoluzione molto elevata e parti dall'aspetto straordinario con spessori di 250 e persino 350 micron.

    Suggerimento 11: Utilizza il software corretto per la creazione di supporti e la scavatura

Gli errori nella stampa di pezzi di grandi dimensioni comportano costi molto più elevati rispetto a quelli di formato più piccolo. Le conseguenze del scoprire un errore solo al termine di una stampa durata un giorno o più sono gravi in termini di mancato rispetto delle scadenze e di riorganizzazione dei programmi. Una parte importante del raggiungimento di un successo ripetuto è l'uso del software giusto. Deve svuotare il pezzo il più possibile per ridurre costi e peso, creando una struttura a reticolo dove possibile per renderlo ancora più leggero, resistente e con un minor restringimento. Deve applicare fori di sfiato per prevenire la deformazione a coppa e, naturalmente, creare una rete di strutture di supporto per consentire la costruzione di parti non supportate e mantenere l'isotropia durante la rimozione. Il supporto manuale di una parte di grandi dimensioni può richiedere molto tempo, ma una funzione di supporto automatico deve essere in grado di comprendere come le superfici si relazionano tra loro. Deve essere in grado di produrre punte di supporto sottili per evitare un'eccessiva post-elaborazione, ma con una forte rete interconnessa di rami che allo stesso tempo non sprechi molta resina.

In occasione del lancio di Titan, Photocentric realizzato una versione aggiornata del proprio software di stampa 3D Studio, che consente di realizzare automaticamente supporti ottimali per pezzi di grandi dimensioni, caratterizzati da punte molto sottili e da una robusta struttura reticolare interconnessa. Il software offre inoltre la possibilità di importare qualsiasi struttura reticolare predefinita, oltre a quella presente nella libreria integrata.