Sempre più al centro dell’attenzione i materiali per la stampa 3D Office Automation marzo 2016

1. filamenti con diametro di 3mm o
1.75mm e costi contenuti (dai 20 ai
100 euro/Kg). I termo-polimeri più
diffusi sono PLA (acido polilattico)
e l’ABS (acrilonitrile-butadiene-
stirene), a cui si affiancano molti altri
materiali come il Policarbonato (PC),
dotato di buona resistenza termica
e agli urti, il Polietilene tereftalato
(PET) trasparente, il Polistirene
antiurto (HIPS), costituito da
polistirene e gomma SBR (Styrene
Butadiene Rubber), NinjaFlex e
TPU, materiali gommosi, e alcuni
tipi di Nylon (poliammidi alifatiche
sintetiche), più resistenti di PLA
e ABS. Il PLA è economico, facile
da stampare e disponibile in molti
colori, ma è biodegradabile, non
resiste alle alte temperature e non
ha una grande resistenza meccanica.
Spesso viene addizionato con altre
sostanze per realizzare materiali
compositi come Laybrick (PLA
miscelato con gesso o cemento),
Laywood /WoodFill /BambooFill/
CorkFill (miscela di PLA con fibre di
legno, bamboo, sughero) o fibra di
carbonio, fibra di vetro e metalli.
Il POM (PoliOssiMetilene),
noto anche con il nome
commerciale Delrin, è un
copolimero cristallino (resina
acetalica ) con alta resistenza
meccanica, tenacità, durezza,
stabilità dimensionale e termica.
È inattaccabile da alcool, eteri,
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I materiali per la stampa 3D sono al
centro dell’attenzione dell’industria
manifatturiera man mano che
l’utilizzo delle stampanti 3D si
estende dalla prototipazione rapida
alla produzione digitale diretta.
Infatti, mentre per produrre la
maggior parte dei prototipi sono
sufficienti poche decine di materiali,
per produrre oggetti finiti sono
necessari migliaia di materiali diversi,
con proprietà certe e stabili. Per
questa ragione, Gartner Group
posiziona questi materiali al terzo
posto della ‘hit parade’ dei trend
tecnologici più importanti del 2016.
Ognuna delle tecnologie disponibili
per a stampa 3D utilizza materiali
diversi, che si possono raggruppare
in quattro grandi famiglie: polimeri
(termo-polimeri, foto-polimeri,
poliammidi), materiali ceramici,
metalli e leghe, altri materiali
(carbonio, carta, vetro, paste,
alimenti, materiali organici).
Nel seguito, prenderemo in
considerazione solo i materiali
utilizzati nelle tecnologie di stampa
più diffuse.
Estrusione di filamenti
termoplastici (Fused Filaments
Fabrication – FFF)
Le stampanti 3D a estrusione
utilizzano prevalentemente polimeri
termoplastici, spesso miscelati con
altre sostanze, forniti in bobine di
marzo 2016
I materiali per
l’industria
manifatturiera
SEMPRE PIÙ AL CENTRO DELL’ATTENZIONE
glicoli, idrocarburi, chetoni e saponi
e resiste bene ai raggi UV. Può
sostituire alcuni metalli come
acciaio, ottone, alluminio in molti
componenti meccanici.
Tutti questi polimeri possono essere
stampati utilizzando la maggior parte
delle stampanti a filamenti, poiché
hanno temperature di estrusione
inferiori ai 300 gradi.
I super-polimeri
Un discorso a parte meritano i
cosiddetti super-polimeri (come
Peek e Ultem), che hanno
temperature di fusione oltre i 400
gradi, proprietà e costi decisamente
superiori e richiedono stampanti
di fascia alta come Stratasys, con
estrusori metallici in grado di
lavorare ad alta temperatura e
camera di lavoro termostatata.
Tutti i produttori di stampanti FFF
professionali stano lavorando per
realizzare macchine in grado di
utilizzare i super-polimeri. La start-
up tedesca Indmatec ha progettato
per prima una stampante 3D FFF in
grado di stampare a temperature
elevate (fino a 420 gradi) polimeri
altamente performanti, e fornisce
estrusori Hot-End che possono
essere montati su alcune stampanti
3D FFF professionali di altre marche.
Il Peek (polietere etere chetone)
è un materiale polimerico
termoplastico semi-cristallino con
Giancarlo Magnaghi
QUELLI CHE... LA STAMPA 3D

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elevate caratteristiche: bio-
compatibilità, bio-inerzia,
rigidità meccanica, elevata
resistenza chimica e termica,
resistente ad acqua bollente
e vapore, sterilizzabile in
autoclave e molto leggero (peso
specifico meno della metà
dell’alluminio), tanto che è in
grado di sostituire alcuni metalli.
È utilizzato in campo aereonautico,
aerospaziale, elettronico e medicale,
spesso miscelato con fibre di
carbonio o altre sostanze. Il Peek
biocompatibile si usa in campo
odontoiatrico e per protesi, valvole
cardiache e pacemaker, per avere
migliore adattabilità con il corpo
umano rispetto alle protesi in titanio.
L’ULTEM (Polieterimmide) si
presta ad applicazioni elettriche
ed elettroniche, automobilistiche,
aerospaziali, alimentari e
medicali. Resiste a temperature
elevate ed è sterilizzabile in
autoclave, ritardante di fiamma,
presenta elevate caratteristiche di
resistenza a flessione e trazione
e stabilità dimensionale. Può
sostituire l’acciaio e l’alluminio in
alcune applicazioni. Consente la
produzione di utensili personalizzati,
la stampa 3D di strumentazione
medicale, la costruzione di stampi,
modelli ed elementi resistenti alle
alte temperature per l’industria
alimentare, componenti aerospaziali
e componenti automobilistici sotto
cofano. Gli oggetti in Ultem possono
essere utilizzati nei forni a infrarossi,
microonde e a vapore.Tra i materiali
termoplastici è quello più stabile
dimensionalmente in un ampio
intervallo di temperature.
Sinterizzazione di polveri di
resine e metalli
Le stampanti a sinterizzazione di
polveri utilizzano laser di varia
potenza per sinterizzare o fondere
in modo selettivo il materiale in
polvere, che solidificandosi crea
l’oggetto da produrre.
Le macchine SLS (Selective Laser
Sintering) producono oggetti a
partire da una vasta gamma di
materiali plastici in polvere, come
polistirene o nylon (puro o in
combinazione con fibre di vetro o
di carbonio), compositi e polveri di
arenaria. Le applicazioni sono nel
campo della meccanica, modellistica,
design, arredamento e moda.
Le stampanti DMLS (Direct Metal
Laser Sintering) e SLM (Selective
Laser Melting) si basano sul
medesimo principio ma utilizzano
laser più potenti, in grado di
fondere polveri di metallo, e
possono realizzare oggetti metallici
utilizzando vari tipi di acciaio,
cromo-cobalto, alluminio, metalli
preziosi e leghe di titanio.
La tecnologia EBM (Electron Beam
Melting) utilizza prevalentemente
leghe di titanio e il cromo-cobalto,
che vengono fusi da un raggio di
elettroni più potente del laser. Le
applicazioni sono nell’industria
aerospaziale, aeronautica,
automobilistica, medicale e
gioielleria.
Fotopolimerizzazione
Il processo di foto-polimerizzazione
è utilizzato nelle tecnologie
SLA (stereolitografia), DLP (Digital
Light Processing) e Polyjet, che
utilizzano come materiale
marzo 2016
foto-polimeri allo stato liquido:
resine che si solidificano se vengono
esposte a una luce ultravioletta
o visibile, generata da un laser o
da una lampada. I foto-polimeri
comunemente usati sono acrilati
polifunzionali e metacrilati, con vari
additivi per migliorare la qualità e
la stabilità del materiale. Gli oggetti
creati con questi materiali hanno
ottime precisioni e caratteristiche
superficiali e possono essere dotati
di varie proprietà, come flessibilità,
durezza, trasparenza e resistenza
termica, agli urti e all’acqua. Le
applicazioni sono prevalentemente
nel campo dei prototipi estetici,
della meccanica di precisione,
gioielleria e protesi dentarie, ma
non mancano le applicazioni in
campo automobilistico (fari, parti di
carrozzeria) e industriale.
Giancarlo Magnaghi, Consulente
g.magnaghi@studiomagnaghi.it
I primi 10 trend tecnologici del 2015 e 2016 secondo Gartner Group
N 2015 2016
1 Computing Everywhere The Device Mesh
2 The Internet ofThings Ambient User Experience
3 3D Printing 3D-printing Materials
4 Advanced, Pervasive and Invisible Analytics Information of Everything
5 Context-Rich Systems Advanced Machine Learning
6 Smart Machines Autonomous Agents andThings
7 Cloud/Client Computing Adaptive Security Architecture
8 Software-Defined Applications and Infrastructure Advanced Customer Architecture
9 Web-Scale IT Mesh App and Service Architecture
10 Risk-Based Security/Self-Protection Internet ofThings