Alla fine di questo articolo, sarete meno propensi ad attribuire scarse qualità ai materiali scelti per la realizzazione dei vostri modelli 3D. Il fallimento di un progetto di stampa 3d è spesso dovuto alla progettazione delle geometrie, ad una errata messa in tavola dei pezzi o ad errori nella scelta della tecnologia di stampa.

Per comprendere bene la correlazione tra”isotropia” e stampa 3d, partiremo dalla definizione del termine. Viene detto isotropo, un corpo capace di mantenere le sue proprietà fisiche in tutte le direzioni. In pratica, se applicando una tensione in qualsiasi direzione ad un materiale, la deformazione elastica risulta sempre invariata, ci troviamo di fronte ad un materiale isotropo. Fin qui tutto chiaro o quasi. Per rendere meglio l’idea basti pensare a due materiali distinti: il legno e l’acciaio. A differenza di una trave in acciaio, una trave di legno avrà proprietà meccaniche differenti in ogni sua direzione. Il legno è infatti considerato per definizione un materiale anisotropo.

  • Isotropia nella stampa 3d

Per quanto concerne la stampa 3D, la definizione di oggetti ispotropi o anisotropi è strettamente correlata alla tecnologia di stampa 3d che userete per la realizzazione dei vostri modelli.

  • Tecnologia di stampa 3d anisotropa (FDM)

L’esempio in figura mostra chiaramente il metodo di giunzione tra i vari layer (strati) di stampa realizzati con tecnologia di stampa a deposizione di materiale fuso. Ogni layer è compatto su tutta la sua superficie mentre risulta meno denso sui punti di contatto tra layer. Nella stampa FDM il sovrapporsi degli strati avviene meccanicamente piuttosto che a livello molecolare. Ciò genera sezioni del modello più esposte a sollecitazioni meccaniche che potrebbero portare alla rottura del’oggetto 3d.

Difficilmente avrete la rottura di un prototipo per un distacco molecolare sulla sezione di un layer. Più probabilmente avrete invece un distacco tra layer dovuto ad una minore densità di materiale nei punti di sovrapposizione. Al fine di ottimizzare la tenuta meccanica degli oggetti stampati in FDM converrebbe quindi ottimizzare la progettazione tenendo conto che avrete un maggiore tenuta meccanica sull’asse XY, piuttosto che sull’asse Z.

  • Tecnologia di stampa 3d isotropa (SLA)

A differenza della tecnologia si stampa 3d FDM, la stampa con sistema SLA opera a livello molecolare “saldando” i vari layer l’uno con l’altro. Ma come? Ad ogni passaggio della luce sui fotopolimeri, consegue una solidificazione del layer non del tutto completa. Alcune parti del layer non vengono polimerizzate al 100%, rimanendo al cosiddetto stato verde. Il completamento del processo avviene solamente al passaggio della luce sul layer successivo.

Ciò genera una fusione a livello molecolare tra strati che non da vita a differenti densità sul modello, rendendolo quindi isotropo. A prescindere dal posizionamento sul piatto di stampa o all’utilizzo dell’oggetto finito, le stampe realizzate attraverso sorgenti luminose manterranno dunque le medesime proprietà meccaniche in qualunque direzione.

Nell’immagine di sotto il raffronto tra le due tecnologie di stampa. A differenza della stampa 3D FDM, quella SLA non genera vuoti e mantiene lo stesso parametro di densità su tutto l’oggetto.

  • Meglio la stampa FDM o la stampa stereolitografica?

La risposta è molto semplice: dipende. Nel caso in cui vogliate realizzare prototipi estetici atti a valutare l’aspetto esteriore dei modelli, la stampa FDM è la tecnologia più indicata e meno costosa per il vostro scopo. Nel caso in cui vogliate realizzare invece dei prototipi funzionali sui quali operare analisi di qualità per valutazioni di carattere meccanico sulla geometria, non vi resta che delegare l’azione creativa a macchine di stampa stereolitografiche. I costi di realizzazione saranno probabilmente superiori ma avrete la possibilità di realizzare geometrie precise, esteticamente gradevoli e soprattutto isotrope.

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