I MATERIALI PER LA STAMPA 3D IN ESTRUSIONE

Una panoramica di approfondimento sui materiali di grado industriale per la manifattura additiva da produzione

ULTEM

I cosiddetti “ultra”, “super” o “tecno”-polimeri sono una famiglia di termoplastici PEI (Ultem, Peek e Pekk) stabili ad altissime temperature, resistenti a esposizioni con agenti chimici e radiazioni, con caratteristiche meccaniche resistenti fino a più di alcuni metalli; quindi interessantissimi per applicazioni industriali in settori come aerospaziale, oil&gas, energia, navale, biomedicale, meccanico, automotive.

ULTEM 9085 fornito da Markforged su licenza Sabic, ha caratteristiche estremamente di estrema durevolezza ed eccellente resa FST (fiamma, fumo e tossicità). E’ stampabile anche in grandi dimensioni con il modello macchina FX20 ed è l’unico con l’esclusivo sistema CFF per il rinforzo della parte con l’aggiunta di fibra “lunga” di Carbonio a deposizione continua.

Applicazioni tipiche:

Componenti da uso intermedio e finale esposti ad alta temperatura (staffe, impugnature)
Strumentazione (utensili, attrezzature)
Pannellature interne di aeromobili e veicoli speciali
Tubazioni conformate
Stampi per compositi e strumenti per laminazione

TPU

Il Poliuretano è un materiale termoplastico elastomerico simil-gomma, ideale per parti funzionali morbide che richiedono allungamento e flessibilità. Consente a professionisti della Ricerca&Sviluppo e della Produzione di stampare in 3D parti resistenti agli urti e alle deformazioni (memoria di forma) come guarnizioni, tenute, cinghie di trasmissione, paraurti, coperture di protezione e altre applicazioni adatte al materiale morbido. Il TPU “Smooth” con durezza 95 shoreA di Markforged ha proprietà di tipo ingegneristico, coerenti e affidabili, una finitura superficiale uniforme e ad elevata ripetibilità, pure disponibile in colore bianco o nero a scelta.

Confronto comparativo con altri materiali Markforged:

– TPU vs PLA. Il PLA è molto più rigido e meno flessibile del TPU, nelle applicazioni industriali il PLA è solitamente è usato per prototipi o attrezzature da uso intermedio, mentre il TPU per pezzi anche da uso finale dove servono flessibilità e resistenza.

– TPU vs TPE (attualmente non proposto da Markforged) in generale i filamenti di TPE disponibili per la stampa 3D sono flessibili ma poco resistenti ed durevoli rispetto al TPU di Markforged, inoltre hanno tendenzialmente una minore qualità estetica

– TPU vs ONYX: l’Onyx è più adeguato a parti destinate a resistenza termica e funzionale rispetto al TPU, anche perché il primo eventualmente può essere rinforzato con l’aggiunta di fibre continue a deposizione continua per l’aumento esponenziale delle sue performances.

Applicazioni tipiche:

Tenute e guarnizioni
Ammortizzatori
Coperture e protezioni
Cinture, fasce e cinghie di trasmissione
Impugnature e sistemi di presa pezzo antigraffio
Ruote e battistrada

PLA

Il PolyLactic Acid è un termoplastico ampiamente diffuso in applicazioni di manifattura additiva in quanto materiale facile ed economico.

Rispetto ad altri analoghi meno nobili disponibili sul mercato, il PLA di Markforged garantisce stessa efficienza funzionale (resistenza chimica, basso costo) ma proprietà meccaniche superiori (minori deformazioni, maggiore resistenza all’impatto, alla trazione, alla temperatura) ed una più accurata precisione dimensionale e raffinatezza superficiale. Si pone quindi come ottima opzione nelle esigenze professionali operative di conveniente convalida delle progettazioni o di efficace realizzazione di attrezzature intermedie in uso sulla linea di produzione.

Applicazioni tipiche:

Prototipi estetici e funzionali
Verifiche di idoneità
Indicatori con codice colore

ONYX

L’Onyx è il nome commerciale di un Nylon PA6 caricato con microfibra di carbonio, bandiera e materiale base della gamma Markforged. Un composito evoluto, capace di realizzare componenti precisi e straordinariamente raffinati, molto versatile perché offre elevata resistenza meccanica, stabilità nel tempo, resistenza alle sostanze chimiche; inoltre può essere rinforzato con l’esclusivo sistema aggiunto di fibre a deposizione continua (lunghe) per produrre componenti resistenti come l’alluminio. In pochi anni nel mondo sono già stati realizzati più di un milione di pezzi in Onyx (prototipi funzionali, attrezzature da uso intermedio e componenti da uso finale) a dimostrazione del fato che la manifattura additiva da produzione sta davvero trasformando l’industria.

Applicazioni tipiche:

Ricambi di parti in plastica
Contenitori
Supporti per sensori
Prototipi estetici
Attrezzature (posaggi, dime, maschere, fissaggi)
Pinze da fine braccio robotico

ONYX FR

Questo materiale tecnico è la versione ritardante di fiamma classe V-0 (certificato UL 94) del famoso Nylon caricato Carbonio di Markforged; si tratta di variante ignifuga del classico Onyx, destinata ad applicazioni in cui sono richieste parti non infiammabili; può essere all’occorrenza rinforzato grazie all’esclusivo brevetto CFF per il deposito continuo di ulteriore fibra “lunga” (carbonio, Kevlar, Vetro). Il materiale ha conseguito una Blue Card UL ed è considerato autoestinguente a uno spessore pari o superiore a 3 mm; FR-A è inoltre è disponibile con la tracciabilità dei materiali a livello di lotto, avendo superato gli impegnativi test di qualificazione previsti dalla regolamentazione federale americana (CFR 25.853 tit.14).

Applicazioni tipiche:

Morse e staffe per il settore aerospaziale ed energia.
Dispositivi per la marcatura laser e saldatura

ONYX ESD

ONYX ESD (elettrostatico) è un materiale tecnico dissipativo, variante più forte, rigida e con speciali proprietà di resistenza alle scariche elettrostatiche del normale Onyx per classici usi industriali. Si tratta di un polimero ingegneristico evoluto, caratterizzato da un intervallo di resistenza superficiale estremamente ristretto (adatto agli stringenti requisiti di sicurezza richiesti nel settore) che si aggiunge alle atre notevoli caratteristiche generali del materiale. Infatti nell’intervallo di classificazione “Statico-dissipativo 104-1011 ohm” il materiale ha una importante capacità di controllo del flusso di elettroni attraverso la superficie che limita o elimina possibili scariche in compatibilità allo standard ANSI S11.11.

Onyx ESD di Markforged è un materiale per la stampa 3D che garantisce una raffinata finitura estetica ed anche rinforzabile con l’esclusivo sistema di rinforzo con l’aggiunta di fibre “lunghe” (Carbonio, Kevlar, Vetro) a deposizione continua (brevetto CFF), per una resistenza fino a dieci volte superiore rispetto ad altre plastiche di stampa 3D con requisiti ESD attualmente disponibili sul mercato.

Applicazioni tipiche:

pezzi vari destinati a componentistica elettronica
allogiamenti per apparecchiature
custodie per circuiti
connettori e conduttori
Vassoi di trasferimento e imballaggi

NYLON PA6

Il Nylon PA6 è un polimero termoplastico ingegneristico con doti di durata, alto rapporto resistenza/peso, grande flessibilità, elevato allungamento e resistenza alla corrosione. La sua capacità di resistere alle sollecitazioni meccaniche e facilità di verniciatura/colorazione lo candidano alla stampa 3D di attrezzature, prototipi funzionali e prodotti finiti ,

Il NYLON WHITE di Markforged offre la scelta alternativa di un materiale non caricato carbonio rispetto al classico Onyx, con minore rigidità e superiori proprietà non-abrasive; quindi ideale per applicazioni in oggetti antiurto o esposti a graffiature o sfregamenti.

Applicazioni tipiche:

Utensili ergonomici
Componentistica per sistemi di packaging o linee di movimentazione prodotti
Vassoi di assemblaggio
Prototipi estetici o funzionali

IL RINFORZO CON “FIBRE LUNGHE” A DEPOSIZIONE CONTINUA

Le stampanti 3D per materiali compositi di Markforged sono le uniche al mondo in grado di rinforzare le parti con fibre a deposizione continua (brevetto “CFF”), un esclusivo processo che rende ai pezzi proprietà meccaniche di altissima resistenza. Una macchina dotata di tecnologia CFF utilizza due sistemi di estrusione: il primo dedicato al materiale composito di base (processo FFF) che funge anche da “matrice”, il secondo finalizzato all’aggiunta di “fibre lunghe” di rinforzo (carbonio, kevlar, vetro, vetro high-temp…) opportunamente inglobate con diverse possibili strategie di deposizione.

Fibra Carbonio (Flexural Strenght: 540 Mpa): La fibra di carbonio ha il più alto rapporto resistenza peso. 6x volte più resistente e 18x più rigido dell’Onyx, è il rinforzo normalmente usato per ottenere parti strutturali o pezzi in metal replacement (attrezzature in compositi resistenti come l’allumino).

Fibra Vetro (Flexural Strenght: 200 MPa): La fibra di vetro fornisce un’elevata resistenza ad un costo più basso rispetto al carbonio. 3x volte più forte e 8x volte più rigido dell’Onyx è un rinforzo che permette di costruire attrezzature robuste e stabili.

Fibra Vetro HSHT (Flexural Strenght : 420 MPa): Alta resistenza ad alte temperature, è una fibra di vetro più performante con resistenza come l’alluminio e alta tolleranza al calore. 5x volte più resistente e 7x volte più rigida dell’Onyx è ideale per applicazioni in contesti di elevate temperature di esercizio.

Kevlar (Flexural Strenght: 240 MPa): Il kevlar possiede un’eccellente durata, che lo rende ottimale per le parti destinate ad impatti e carichi ripetuti. Si tratta di fibra aramidica, rigida come la fibra di vetro ma molto più duttile in termini di assorbimento dell’energia, può essere usata per un’ampia varietà di applicazioni.