Le stampe 3D hanno molti usi funzionali che possono richiedere una buona dose di resistenza per funzionare correttamente. Anche se si tratta di stampe 3D di tipo estetico, è necessario un certo livello di resistenza per garantire una buona tenuta.

Ho deciso di scrivere un articolo che illustra come si possono rendere più resistenti le parti stampate in 3D, consentendo di avere maggiore fiducia nella durata degli oggetti che si stanno realizzando.

Continuate a leggere per ottenere alcuni buoni consigli su come migliorare e rafforzare le vostre stampe 3D.

Perché le stampe 3D risultano morbide, deboli e fragili?

La causa principale di stampe 3D fragili o deboli è l'accumulo di umidità nel filamento. Alcuni filamenti 3D tendono naturalmente ad assorbire l'umidità dall'aria a causa di una sovraesposizione. Il tentativo di riscaldare ad alta temperatura un filamento che ha assorbito umidità può causare bolle e scoppi, con conseguente estrusione debole.

Esistono diversi modi per asciugare efficacemente il filamento, il primo dei quali consiste nel mettere il rocchetto di filamento in un forno a basso calore.

Per prima cosa bisogna assicurarsi che la temperatura del forno sia calibrata correttamente con un termometro, perché la temperatura del forno può essere piuttosto imprecisa, soprattutto alle temperature più basse.

Un altro metodo più popolare è quello di utilizzare un essiccatore di filamenti specializzato, come il SUNLU Filament Dryer di Amazon. La maggior parte delle persone che lo utilizzano sono molto soddisfatte dei risultati ottenuti, riuscendo a salvare filamenti che pensavano non fossero più efficaci.

Ci sono state alcune recensioni contrastanti, tuttavia, con persone che affermano che non riscalda abbastanza, anche se potrebbe trattarsi di unità difettose.

Un utente che stampa in 3D il nylon, noto per assorbire l'umidità, ha utilizzato l'essiccatore per filamenti SUNLU e ha dichiarato che le sue stampe sono ora pulite e belle.

Vi consiglio di utilizzare un ulteriore strato isolante, come un grande sacco di plastica o una scatola di cartone, per trattenere il calore.

Altri fattori che possono contribuire a una stampa morbida, debole e fragile sono la densità di riempimento e lo spessore delle pareti. Di seguito vi illustrerò i metodi per migliorare la resistenza delle vostre stampe 3D.

Come si rinforzano e si rendono più resistenti le stampe 3D? PLA, ABS, PETG e altro ancora

1. Utilizzare materiali più resistenti

Invece di utilizzare materiali che in alcuni casi sono noti per la loro debolezza, si può scegliere di utilizzare materiali in grado di resistere bene a forze o impatti forti.

Consiglierei di scegliere qualcosa come il policarbonato con rinforzo in fibra di carbonio di Amazon.

Questo filamento sta riscuotendo molto successo nella comunità della stampa 3D per la sua reale resistenza nelle stampe 3D. Ha oltre 600 valutazioni e attualmente è a 4,4/5,0 al momento della scrittura.

L'aspetto migliore è la facilità di stampa rispetto all'ABS, un altro materiale più resistente.

Un altro filamento ampiamente utilizzato per le stampe 3D funzionali o per la resistenza in generale è il filamento OVERTURE PETG da 1,75 mm, noto per essere un po' più resistente del PLA e comunque abbastanza facile da stampare in 3D.

2. Aumentare lo spessore della parete

Uno dei metodi migliori per rafforzare e rinforzare le stampe 3D è aumentare lo spessore della parete. Lo spessore della parete è semplicemente lo spessore della parete esterna della stampa 3D, misurato da "Wall Line Count" e "Outer Line Width".

Non si deve avere uno spessore di parete inferiore a 1,2 mm. Io consiglierei di avere uno spessore minimo di 1,6 mm, ma per una maggiore resistenza si può sicuramente aumentare.

L'aumento dello spessore delle pareti ha anche il vantaggio di migliorare le sporgenze e di rendere le stampe 3D più impermeabili.

3. Aumentare la densità di riempimento

Il modello di riempimento è la struttura interna dell'oggetto da stampare. La quantità di riempimento necessaria dipende principalmente dall'oggetto che si sta creando, ma in generale, per ottenere una buona resistenza, si desidera un riempimento di almeno il 20%.

Se si vuole fare il passo più lungo della gamba, si può arrivare ad oltre il 40%, ma i rendimenti dell'aumento della densità di infill sono decrescenti.

Più aumenta, meno migliora la resistenza della parte stampata in 3D. Consiglierei di aumentare lo spessore della parete prima di aumentare la densità di riempimento.

In genere, gli utenti di stampanti 3D non superano il 40%, a meno che non abbiano bisogno di una reale funzionalità e che la stampa sia portante.

In molti casi, anche il 10% di riempimento con un modello di riempimento cubico funziona abbastanza bene per la resistenza.

4. Utilizzare un modello di riempimento forte

L'uso di un modello di riempimento costruito per la resistenza è una buona idea per rinforzare le stampe 3D e irrobustirle. Quando si parla di resistenza, si tende a usare il modello Grid o Cubic (Honeycomb).

Il motivo a triangolo è ottimo anche per la resistenza, ma è necessario un buon spessore dello strato superiore per ottenere una superficie uniforme.

I modelli di infill lavorano in stretta relazione con la densità di infill, dove alcuni modelli di infill al 10% di densità di infill saranno molto più forti di altri. Gyroid è noto per le sue buone prestazioni a basse densità di infill, ma non è un modello di infill molto forte in generale.

Gyroid è migliore per i filamenti flessibili e per i casi in cui si potrebbe usare un filamento dissolubile come l'HIPS.

Mentre si taglia la stampa 3D, è possibile verificare la densità del riempimento controllando la scheda "Anteprima".

5. Modifica dell'orientamento (direzione di estrusione)

Il semplice posizionamento delle stampe in orizzontale, diagonale o verticale sul letto di stampa può modificare la resistenza delle stampe a causa della direzione in cui vengono create le stampe 3D.

Alcuni hanno eseguito test su stampe 3D rettangolari orientate in direzioni diverse e hanno riscontrato variazioni significative nella resistenza dei pezzi.

Il problema riguarda principalmente la direzione di costruzione e il modo in cui le stampe 3D sono costruite attraverso strati separati che si legano tra loro. Quando una stampa 3D si rompe, di solito è a causa di una separazione delle linee di strato.

È possibile capire in quale direzione la parte stampata in 3D avrà il peso e la forza maggiori, quindi orientare la parte in modo da non avere linee di strato nella stessa direzione, ma in quella opposta.

Un esempio semplice è quello di una staffa per scaffale, dove la forza sarà rivolta verso il basso. 3D-Pros ha mostrato come ha stampato in 3D una staffa per scaffale in due orientamenti. Uno ha fallito miseramente, mentre l'altro ha resistito con forza.

Invece di avere l'orientamento piatto sulla piastra di costruzione, si dovrebbe stampare in 3D la staffa del ripiano sul lato, in modo che i suoi strati siano costruiti trasversalmente anziché lungo la parte che è sottoposta a forza ed è più probabile che si rompa.

All'inizio la comprensione di questo aspetto può risultare confusa, ma è possibile ottenere una migliore comprensione vedendola visivamente.

Per una guida all'orientamento delle stampe 3D, vedere il video qui sotto.

6. Regolare la portata

Regolare leggermente la portata è un altro modo per rinforzare e consolidare le stampe 3D. Se si sceglie di regolare questo aspetto, tuttavia, è bene apportare modifiche piuttosto piccole, perché si può finire per causare una sottoestrusione o una sovraestrusione.

È possibile regolare il flusso per parti specifiche della stampa 3D, ad esempio il "Flusso della parete", che comprende il "Flusso della parete esterna" e il "Flusso della parete interna", il "Flusso di riempimento", il "Flusso di supporto" e altro ancora.

Tuttavia, nella maggior parte dei casi, la regolazione del flusso è una soluzione temporanea per un altro problema, quindi sarebbe meglio aumentare direttamente la larghezza della linea piuttosto che regolare le portate.

7. Larghezza della linea

Cura, un popolare slicer, afferma che la regolazione della larghezza delle linee a un multiplo pari dell'altezza del livello di stampa può rendere gli oggetti stampati in 3D più resistenti.

Cercate di non regolare troppo l'ampiezza di linea, come per la portata, perché potrebbe portare a una sovra e sottoestrusione. È una buona idea regolare la velocità di stampa per regolare indirettamente il flusso e l'ampiezza di linea in una certa misura.

8. Riduzione della velocità di stampa

L'uso di una velocità di stampa più bassa, come già detto, può aumentare la resistenza delle stampe 3D perché può lasciare più materiale per riempire eventuali spazi vuoti che si verificherebbero se la velocità fosse troppo alta.

Se si aumenta l'ampiezza di linea, si consiglia di aumentare anche la velocità di stampa per mantenere una portata più costante. Questo può anche migliorare la qualità di stampa se bilanciato correttamente.

Se si riduce la velocità di stampa, potrebbe essere necessario diminuire la temperatura di stampa per tenere conto dell'aumento del tempo di riscaldamento del filamento.

9. Ridurre il raffreddamento

Un raffreddamento troppo rapido delle parti può causare una cattiva adesione dello strato, poiché il filamento riscaldato non ha il tempo sufficiente per aderire correttamente allo strato precedente.

A seconda del materiale che si sta stampando in 3D, si può provare a ridurre la velocità della ventola di raffreddamento, in modo che le parti possano legarsi fortemente durante il processo di stampa.

Il PLA funziona meglio con una ventola di raffreddamento abbastanza forte, ma si può cercare di bilanciare questo aspetto con la temperatura di stampa, la velocità di stampa e la portata.

10. Utilizzare livelli più spessi (aumentare l'altezza del livello)

L'uso di strati più spessi porta a una migliore adesione tra gli strati. Gli strati più spessi presenteranno più spazi tra le parti adiacenti degli strati. I test hanno dimostrato che un'altezza maggiore degli strati produce stampe 3D più resistenti.

È stato dimostrato che un'altezza di strato di 0,3 mm è superiore a un'altezza di strato di 0,1 mm nella categoria della resistenza. Se la qualità di stampa non è essenziale per una specifica stampa 3D, si può provare a utilizzare un'altezza di strato maggiore, che è vantaggiosa anche perché accelera i tempi di stampa.

Per maggiori dettagli sulle prove di resistenza per diverse altezze di strato, vedere il video qui sotto.

11. Aumentare la dimensione dell'ugello

Non solo si può ridurre il tempo di stampa delle stampe 3D, ma si può anche aumentare la resistenza delle parti utilizzando un ugello di diametro maggiore, come 0,6 mm o 0,8 mm.

Il video di ModBot che segue illustra il processo di stampa più veloce e la maggiore resistenza ottenuta grazie all'aumento dell'altezza degli strati.

È legato alla maggiore velocità di flusso e all'aumento della larghezza dello strato, che porta a un pezzo più rigido. Migliora anche la fluidità di estrusione del filamento e crea una migliore adesione dello strato.

Altre cose da provare per rafforzare le stampe 3D

Ricottura delle stampe 3D

La ricottura delle stampe 3D è un processo di trattamento termico che consiste nel sottoporre gli oggetti stampati in 3D a una temperatura più elevata per rafforzarne l'integrità. Secondo i test effettuati da Fargo 3D Printing, la resistenza è aumentata del 40%.

Potete vedere il video di Josef Prusa sulla ricottura, in cui testa 4 diversi materiali - PLA, ABS, PETG, ASA - per vedere che tipo di differenze si verificano con la ricottura.

Stampa 3D galvanica

Questa pratica si sta diffondendo per la sua praticità ed economicità. Si tratta di immergere il pezzo da stampare in una soluzione di acqua e sali metallici, per poi farlo attraversare da corrente elettrica che provoca la formazione di cat-ioni metallici, come un sottile rivestimento, intorno ad esso.

Il risultato è una stampa 3D resistente e di lunga durata. L'unico inconveniente è che possono essere necessari molti strati se si desidera una stampa più resistente. Tra i materiali di placcatura vi sono lo zinco, il cromo e il nichel, che hanno le maggiori applicazioni industriali.

L'obiettivo è semplice: orientare il modello in modo che il punto più debole, ovvero il confine dello strato, non sia così esposto. Il risultato sono stampe 3D più resistenti.

Per saperne di più sulla galvanizzazione delle stampe 3D, guardate il video qui sotto.

Guarda un altro grande video sulla galvanotecnica, con semplici istruzioni su come ottenere ottime finiture sui tuoi modelli.

Come rafforzare le stampe 3D finite: uso del rivestimento epossidico

Una volta terminata la stampa del modello, è possibile applicare correttamente una resina epossidica per rinforzare il modello dopo la stampa. La resina epossidica, nota anche come poli-etossido, è un indurente funzionale, utilizzato per rendere più resistente il modello stampato.

Con l'aiuto di un pennello, applicare delicatamente il rivestimento epossidico sulle stampe 3D in modo che l'epossidico non coli. Utilizzare pennelli più piccoli per le fessure e gli angoli difficili da raggiungere, in modo che ogni parte dell'esterno sia ben coperta.

Un rivestimento epossidico molto popolare per la stampa 3D, con il quale molte persone hanno avuto successo, è il XTC-3D High Performance Print Coating di Amazon.

Funziona con tutti i tipi di materiali stampati in 3D come PLA, ABS, stampe SLA, ma anche legno, carta e altri materiali.

Un kit di questa resina epossidica è molto duraturo perché non è necessario usarne molta per ottenere buoni risultati.

Dopo l'indurimento dell'epossidica, si ottiene una maggiore resistenza e una bella superficie chiara e lucida, di grande effetto.

È una cosa semplice da fare, ma se volete saperne di più sull'applicazione di un rivestimento epossidico alle stampe 3D, date un'occhiata al video di Matter Hackers.

Come rafforzare le stampe 3D in resina

Per rafforzare le stampe 3D in resina, aumentare lo spessore delle pareti del modello, se è scavato, a circa 3 mm. È possibile aumentare la durata aggiungendo circa il 25% di resina flessibile al tino di resina, in modo da ottenere una certa resistenza flessibile. Assicurarsi di non polimerizzare eccessivamente il modello, che può rendere la resina fragile.