Notizia

Jun 29, 2023

Recensione sulla stampa 3D di polimeri industriali: i nostri ingegneri hanno confrontato voxeljet HSS, HP MJF e SLS

Il mercato della stampa 3D polimerica è in rapida crescita, con rapporti secondo cui il consumo di polvere polimerica è cresciuto del 43,3% nel corso del 2021, superando le resine fotopolimeriche come materiale di stampa 3D più utilizzato.

Il mercato della stampa 3D polimerica è in rapida crescita, con rapporti secondo cui il consumo di polvere polimerica è cresciuto del 43,3% nel corso del 2021, superando le resine fotopolimeriche come materiale di stampa 3D più utilizzato. Pertanto, la concorrenza tra gli OEM di stampanti 3D industriali è più agguerrita che mai, offrendo alle aziende manifatturiere un’ampia scelta con tecnologie come la sinterizzazione ad alta velocità (HSS), Multi Jet Fusion (MJF) e la sinterizzazione laser selettiva (SLS).

Originariamente inventato da Neil Hopkinson presso l’Università di Loughborough e Sylvia Monsheimer presso Evonik contemporaneamente all’inizio degli anni 2000, l’HSS è un processo di stampa 3D a base di polvere simile al binder jetting. È noto per le sue elevate velocità di stampa e le capacità di produzione di grandi parti. Da quando ha ottenuto una licenza per commercializzare la tecnologia nel 2016, voxeljet ha sviluppato la propria versione di HSS e lanciato la sua prima stampante 3D HSS nel 2017. Da allora l'azienda ha arricchito il suo portafoglio di prodotti con diverse stampanti 3D alimentate da HSS come la VX200. HSS e VX1000 HSS.

Allo stesso modo, MJF è un fratello sotto lo stendardo del jet legante. HP offre parti polimeriche di livello tecnico sia per la prototipazione funzionale che per la produzione finale, che trovano utilizzo in settori come quello automobilistico e dei beni di consumo.

A differenza dell'HSS e dell'MJF, che sono processi basati sul getto d'inchiostro, l'SLS è una forma di fusione laser del letto di polvere. L’approccio utilizza un raggio laser ad alta potenza, insieme a un sistema di scansione, per stampare parti in 3D in un letto di polvere polimerica.

Poiché tutti i processi presentano proprietà e finiture superficiali simili, non è raro che queste tecnologie di stampa polimerica siano viste come concorrenti. In questa recensione dell'edizione speciale, esamineremo i dettagli di queste tre tecnologie e vedremo come differiscono l'una dall'altra.

La battaglia del getto d'inchiostro: HSS vs MJF

Allora come funziona l'HSS? Si inizia applicando un sottile strato di polvere polimerica su una piattaforma di costruzione riscaldata. Una testina di stampa a getto d'inchiostro si sposta quindi lungo la piattaforma e spruzza un inchiostro reattivo agli infrarossi per selezionare le aree del letto di polvere. Una volta esposta alla luce IR, la polvere infusa con inchiostro assorbe il calore, sinterizzandolo e fondendolo in uno strato solido, lasciando le aree non stampate come polvere sciolta. La piattaforma di costruzione viene quindi abbassata, viene depositato un nuovo strato di polvere e il processo si ripete strato dopo strato fino alla stampa della parte 3D.

MJF è simile a HSS sotto molti aspetti. Proprio come il processo HSS, MJF prevede il getto di un fluido che assorbe le radiazioni (noto anche come agente di fusione) su determinate aree di un letto di polvere polimerica. I bordi delle altre aree, che non devono essere stampate, vengono raffreddati con un fluido secondario chiamato agente di dettaglio. Una volta completato il getto, viene utilizzata una lampada IR per irradiare l'intera area di costruzione, fondendo le sezioni immerse nell'agente legante. I bordi spruzzati con l'agente di dettaglio rimangono non fusi.

A parte le enormi dimensioni della stampante VX1000 di voxeljet, la differenza principale tra le due tecnologie sta nel numero di fluidi utilizzati. Un secondo agente di raffreddamento non è necessario con HSS perché le stampanti 3D di voxeljet possono controllare le temperature dei materiali in polvere legati e non legati indipendentemente l'uno dall'altro. Lo fanno utilizzando due diversi emettitori IR con diverse lunghezze d'onda, il che significa che non è necessario l'agente di dettaglio per ottenere una definizione precisa dei bordi.

Grazie al suo agente di dettaglio, MJF vanta risoluzioni di 1200 dpi mentre HSS ha solo 360 dpi. Ma il fattore chiave nel determinare la risoluzione della parte è ancora la dimensione della grana della polvere, quindi una risoluzione più elevata della testina di stampa non significa necessariamente una parte più precisa in questo caso. Infatti, poiché le goccioline di HSS sono leggermente più grandi dei singoli grani di polimero (che in genere sono larghi circa 55 micron), sono in grado di coprire completamente le intersezioni tra i grani, il che è fondamentale affinché avvenga la sinterizzazione.

Osservando alcune delle specifiche tecniche chiave, i sistemi MJF hanno un volume di costruzione massimo di 380 x 294 x 380 mm, mentre il voxeljet VX1000 HSS presenta un abbondante 1000 x 540 x 180 mm (per PA12). La VX1000 HSS non ha rivali anche in termini di velocità di stampa, attestandosi a ben 7300 cm³/h. D'altra parte, le stampanti 3D MJF più produttive offrono velocità di stampa di 5058 cm³/h.