Cosa serve per lo stampaggio a iniezione fai da te?
Stampanti 3D SLA da tavolo ad alte prestazioni
Le stampanti 3D SLA desktop sono macchine ad alte prestazioni in grado di creare stampi con caratteristiche nitide e una finitura superficiale liscia, il che significa che è possibile realizzare parti di alta qualità. Le stampanti 3D SLA possono essere utilizzate non solo per creare stampi in plastica. Sono ottime anche per la prototipazione e per altre attività necessarie quando si sviluppa un prodotto.
Prezzo: le stampanti SLA sono più costose delle stampanti Fused Deposition Modeling (FDM) e HP Nylon Multi-Jet Fusion (MJF) per la prototipazione con materiali termoplastici, ma offrono un buon livello di dettaglio.
Dimensioni di stampa: le stampanti 3D consumer sono progettate per componenti piccoli e lotti ridotti, come versioni in miniatura dei modelli industriali. Il volume medio di stampa è di dimensioni contenute, in genere 145 x 145 x 175 mm.
Materiali: nonostante le dimensioni ridotte, queste stampanti supportano numerosi materiali, tra cui resine trasparenti, rigide, dentali e flessibili. I materiali più comuni per la stampa 3D desktop sono il policarbonato (PC), l’acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS) e le resine di poliuretano elastomerico (EPU). Sul mercato sono disponibili anche molti materiali più economici, che costano circa 15 euro per 500 ml.
Risoluzione: considerando la fascia di prezzo, le stampanti 3D desktop offrono in genere una buona risoluzione, con spessori degli strati di circa 25-200 micron. Tuttavia, la qualità può talvolta peggiorare dopo un uso intenso.
Peso: le stampanti SLA desktop a resina pesano meno di 10 kg e sono estremamente facili da trasportare.
Materiali per la stampa 3D
Un materiale di stampa 3D in grado di resistere alla temperatura e alla pressione dello stampo durante il processo di stampaggio a iniezione. I principali sono i seguenti:
La resina Rigid 10K è un materiale super-forte, altamente riempito di vetro, in grado di gestire una gamma più ampia di geometrie e processi di stampaggio a iniezione. Ha un HDT di 218°C @ 0,45 MPa e un modulo di trazione di 10.000 MPa, il che significa che è forte, durissimo e in grado di sopportare il calore.
La resina High Temp ha una temperatura di deflessione termica di 238 °C @ 0,45 MPa ed è ottima per lo stampaggio a iniezione. È fragile, ma è consigliata per materiali con temperature di stampaggio elevate e tempi di raffreddamento ridotti.
La resina Grey Pro ha una conducibilità termica inferiore rispetto alla resina High Temp o alla resina rigida, il che significa che impiega più tempo a raffreddarsi, ma è più morbida e può sopportare centinaia di cicli di usura.
Macchine per lo stampaggio a iniezione da tavolo.
Lo stampaggio a iniezione da tavolo è un processo meccanico comunemente utilizzato in vari cicli di produzione per modellare in modo permanente una varietà di materiali, tra cui le materie plastiche. In questa pagina, potrete scoprire cos’è lo stampaggio a iniezione, dove viene comunemente utilizzato, la produzione di parti e oggetti in plastica, la produzione di stampi e lo stampaggio di precisione di materiali plastici.
Esistono diversi tipi di macchine per lo stampaggio a iniezione utilizzate dai produttori. I principali tipi di macchine utilizzate sono ad alimentazione idraulica, elettrica e ibrida (una combinazione di energia elettrica e idraulica), ma le macchine per lo stampaggio a iniezione da tavolo sono generalmente ad alimentazione elettrica.
Le macchine per lo stampaggio a iniezione da tavolo sono progettate per forzare il materiale fuso (solitamente plastica o metallo) in uno stampo che comprende una cavità in cui spingere il materiale e un’attrezzatura per modellare e fissare il pezzo nella sua forma finale. In una macchina, gli stampi possono essere a una o più cavità, il che significa che è possibile realizzare uno o più prodotti in un unico processo.
Inoltre, gli stampi multicavità possono includere cavità identiche o uniche, quindi i prodotti creati possono essere identici o individuali. Ogni stampo è progettato per produrre più di un milione di pezzi nel corso della sua vita, il che significa che deve essere robusto e avere tolleranze ridotte.
Se una macchina per stampaggio a iniezione desktop è utile per te dipende dal tuo caso d’uso e dalle necessità dell’utente. Per gli appassionati DIY domestici e i piccoli studi, possono fornire un modo economico, veloce e facile da usare per realizzare parti e modelli complessi.
Stampaggio a iniezione fai da te in pochi passi
Progettazione dello stampo in CAD
Innanzitutto, scegliere il software CAD preferito per progettare l’inserto dello stampo. È possibile progettare l’inserto dello stampo utilizzando il disegno della cavità della struttura principale dello stampo.
Portare le due metà dell’anima e il disegno 3D che si desidera realizzare nello strumento CAD.
In Blender, bloccare una metà dello stampo utilizzando l’icona dell’occhio nell’esploratore della scena. Una volta impostata l’area di lavoro nel modo desiderato, impostare entrambe le metà dello stampo sul tipo di disegno “wire” nel menu Object.
Ora è possibile posizionare lo stampo. Durante il processo di iniezione, assicurarsi che l’oggetto intersechi completamente l’ingresso della plastica fusa. Per facilitare questa operazione, è possibile utilizzare la modalità ortografica, passando dalla vista prospettica a quella ortografica.
Nascondere l’anima dello stampo corrente, quindi togliere l’altra parte. Ripetere questa procedura, assicurandosi che l’oggetto intersechi completamente l’ingresso dell’altra metà del nucleo. Una volta allineati gli oggetti, è possibile utilizzare la funzione Differenza booleana di Blender per sottrarre l’area dei due oggetti intersecanti.
Selezionare la metà anteriore dell’oggetto, quindi selezionare l’opzione booleana nel menu dei modificatori. Selezionare l’oggetto da tagliare e assicurarsi che sia selezionata l’operazione “differenza”. Applicare l’operatore e fare lo stesso con l’altro lato.
Lo stampo è ora pronto per la stampa. Esportare ogni metà, assicurandosi di selezionare la casella “Selection Only” nell’esportatore di Blender.
Stampi per la stampa 3D
Per stampare stampi in 3D, è necessario scegliere un materiale in grado di gestire la temperatura e la pressione dello stampo durante il processo di stampaggio a iniezione.
Durante il processo di fabbricazione degli stampi, il telaio dello stampo in alluminio viene unito agli stampi in acciaio e le metà dello stampo vengono lavorate con una pressa a forare per garantire un’efficace rimozione delle bolle d’aria nella resina liquida.
Sulla base dei nostri test e dei casi di studio dei clienti, abbiamo compilato un elenco delle resine per la stampa 3D più popolari.
Resine fotopolimerizzabili: sono tra le resine più diffuse nella stampa 3D e induriscono rapidamente sotto l’azione della luce ultravioletta. Offrono una polimerizzazione veloce e un’eccellente resa dei dettagli, risultando adatte a modelli complessi, opere artistiche e componenti meccanici di alta qualità.
Resine composite: si ottengono miscelando due o più materiali resinosi. Variandone le proporzioni è possibile regolare resistenza e durezza, realizzando oggetti sia morbidi sia rigidi. Presentano inoltre una buona resistenza chimica e termica.
Resine siliconiche: materiali ad alte prestazioni caratterizzati da elevata resistenza, durezza, stabilità alle alte temperature ed eccellenti proprietà meccaniche. Offrono inoltre una buona resistenza agli agenti atmosferici e tenuta all’aria, perciò vengono spesso impiegate in componenti automobilistici di fascia alta e nel settore aerospaziale.
Resina termoplastica: materiale resinoso che può essere deformato plasticamente ad alte temperature. Presenta una buona resistenza al calore e alla corrosione e può essere rilavorato.
La resina fotosensibile è quella che si usa per creare oggetti con una stampante 3D che utilizza la luce per indurire la resina. È un liquido che si trasforma in un solido quando viene illuminato dalla luce. È composta da una serie di sostanze chimiche diverse, ma le principali sono polimeri, fotoiniziatori e diluenti.
Esistono 9 diversi tipi di resina fotosensibile che si possono utilizzare con una stampante 3D: resina generica, resina dura, resina per colata di investimento, resina flessibile, resina elastica, resina per alte temperature, resina biocompatibile, resina ceramica e resina per luce diurna.
L’impostazione di una stampa in PreForm, il software di preparazione alla stampa per le stampanti 3D Formlabs, richiede solo pochi secondi. Se il progetto dello stampo necessita di una struttura di supporto per la stampa, assicuratevi di posizionare la metà dello stampo in PreForm in modo che la cavità sia rivolta verso l’alto. In questo modo la post-elaborazione sarà più semplice e la superficie del pezzo stampato sarà di alta qualità.
A seconda della geometria e delle dimensioni, è possibile stampare più stampi contemporaneamente sulla piattaforma di costruzione per rendere la stampa più efficiente.
Parti in plastica stampate a iniezione
Dopo aver progettato e stampato in 3D lo stampo, è possibile stampare a iniezione i pezzi su una macchina per stampaggio a iniezione di plastica da tavolo.
Per lo stampaggio a iniezione è possibile scegliere tra diversi materiali. Ecco alcuni dei materiali più comuni per lo stampaggio a iniezione.
Acrilico: noto anche come poli(metilmetacrilato), è un materiale termoplastico leggero, trasparente e dotato di buona resistenza meccanica. Non è duttile, ma resiste bene alle scheggiature.
ABS: è uno dei materiali più noti per lo stampaggio a iniezione. Offre buona resistenza e tenacità, resiste agli urti e all’azione chimica di acidi, basi e oli. È completamente opaco e può essere stampato in un’ampia varietà di colori. Soprattutto, costa molto meno rispetto agli altri materiali plastici per stampaggio a iniezione presenti in questo elenco.
Nylon: materiale tenace, resistente al calore e con buone proprietà di attrito e usura. Esiste in natura, ma può anche essere prodotto sinteticamente; quest’ultimo tipo è particolarmente adatto allo stampaggio a iniezione. Assorbe inoltre bene le vibrazioni, risultando utile per realizzare componenti fonoassorbenti.
PC: è estremamente tenace e resistente a scheggiature e urti, oltre a essere trasparente. Mantiene proprietà meccaniche e aspetto in un ampio intervallo di temperature, quindi è particolarmente adatto agli ambienti ad alta temperatura.
POM: ideale per applicazioni che richiedono alta precisione. È rigido e stabile dimensionalmente, oltre ad avere una superficie liscia e un basso attrito, quindi si presta bene ai componenti soggetti a frequente sfregamento. Resiste inoltre a temperature molto basse.
PP: è presente ovunque, soprattutto nei mobili della cucina sotto forma di contenitori per alimenti. È una delle plastiche approvate dalla FDA più comuni nello stampaggio a iniezione. È rigido, resistente al calore e agli agenti chimici e può essere riciclato più volte. Queste caratteristiche ne agevolano la lavorazione.
PS: è uno dei pochi materiali fragili per stampaggio a iniezione. È particolarmente leggero, resistente all’umidità e alle reazioni chimiche e molto adatto allo stampaggio a iniezione domestico, perché si ritira uniformemente durante il raffreddamento nello stampo.
PE: si suddivide in tre categorie principali con densità diverse: polietilene ad alta densità (HDPE), polietilene a bassa densità (LDPE) e polietilene tereftalato (PET). In genere i diversi gradi di PE sono duttili e offrono buona resistenza agli urti e allo scorrimento viscoso, cioè sopportano carichi meccanici prolungati senza deformarsi. Resistono inoltre alle reazioni chimiche.
TPE: si distingue dagli altri materiali per stampaggio a iniezione perché è una miscela di plastica e gomma che unisce i vantaggi di entrambe. È flessibile, molto estensibile, resistente e riciclabile. Inoltre, costa poco rispetto alla maggior parte delle alternative in gomma.
TPU: è un’altra miscela di gomma e plastica, il cui componente poliuretanico conferisce proprietà molto apprezzate. È estremamente duro e offre ottima resistenza a compressione, abrasione e agenti chimici. Queste proprietà, inoltre, variano poco anche a temperature estreme.
Prima di scegliere, pensate a cosa volete che faccia l’oggetto e a cosa può fare la macchina. Poi, seguite le istruzioni della macchina per realizzare il vostro pezzo.
A seconda del materiale che si sta iniettando, l’adesione del pezzo allo stampo può causare il deterioramento dello stampo stesso quando si cerca di estrarre il pezzo, soprattutto con materiali flessibili come il TPU o il TPE. L’uso di un distaccante è un ottimo modo per separare il pezzo dallo stampo. I distaccanti in silicone funzionano con le resine Formlabs Grey Pro, High Temp e Rigid 10K.
Suggerimenti per i progettisti che si cimentano nello stampaggio a iniezione fai-da-te
Quando progettate il vostro stampo, pensate se può essere stampato e se può essere modellato.
Il metodo esatto per lo stampaggio a iniezione fai-da-te varia in base al progetto e al volume richiesto, ma questi suggerimenti possono aumentare le probabilità di successo. Per rendere meno visibili le linee di stampa sul pezzo finito, stampa lo stampo in plastica con un’altezza dello strato inferiore: 50 o 25 micron per strato anziché i 100 predefiniti. Tieni presente che il tempo di stampa aumenterà.
L’aggiunta di 2-5 gradi di sformatura alle superfici perpendicolari alla direzione di trazione renderà più facile l’estrazione del pezzo e contribuirà a non danneggiare lo stampo. È possibile levigare i piani spaccati con carta vetrata fine per eliminare la bava. È possibile utilizzare un bagno d’acqua per raffreddare più velocemente il pezzo ed evitare che si deformi. I dettagli in rilievo e incisi devono essere distanti almeno 1 mm dalla superficie.
Se state progettando un telaio in alluminio, aggiungete .125 mm di spessore supplementare al retro della forma per creare una compressione e garantire una tenuta completa.
Conclusione
Spesso si parla di stampa 3D e stampaggio a iniezione come se fossero nemici mortali, ma non è sempre una scelta binaria. La prototipazione e la produzione di bassi volumi, sia con la stampa 3D direttamente su un pezzo che con lo stampaggio a iniezione utilizzando uno stampo stampato in 3D, possono essere un ottimo modo per aiutare le aziende ad arrivare sul mercato più velocemente, in modo più economico e con meno rischi.
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