Le aziende di tutto il mondo si sono recentemente rivolte alla stampa 3D per creare parti tecniche in modo rapido e con un certo risparmio economico. Tuttavia, lo sviluppo di versioni 3D di pezzi comporta l'utilizzo di nuovi materiali che potrebbero non essere altrettanto resistenti. Quindi, le parti stampate in 3D sono resistenti?

Le parti stampate in 3D sono molto resistenti, soprattutto se si utilizza un filamento specializzato come il PEEK o il policarbonato, utilizzato per i vetri antiproiettile e gli scudi antisommossa. La densità di riempimento, lo spessore delle pareti e l'orientamento della stampa possono essere regolati per aumentare la resistenza.

La resistenza di una parte in 3D è molto importante, quindi esamineremo i materiali utilizzati per la stampa 3D, la loro reale resistenza e cosa si può fare per aumentare la resistenza delle parti stampate in 3D.

Le parti stampate in 3D sono più deboli e fragili?

No, le parti stampate in 3D non sono più deboli e fragili, a meno che non si stampi in 3D con impostazioni che non danno resistenza. Creare una stampa 3D con un basso livello di infill, con un materiale più debole, con uno spessore di parete sottile e una bassa temperatura di stampa porterà probabilmente a una stampa 3D debole e fragile.

Come si fa a rendere più resistenti le parti stampate in 3D?

La maggior parte dei materiali per la stampa 3D è di per sé piuttosto resistente, ma si possono fare alcuni accorgimenti per aumentarne la resistenza complessiva, soprattutto per quanto riguarda i piccoli dettagli del processo di progettazione.

La cosa più importante è la manipolazione del riempimento, dello spessore delle pareti e del numero di pareti. Vediamo quindi come ognuno di questi fattori può influire sulla resistenza di una struttura stampata in 3D.

Aumentare la densità di riempimento

L'infill è ciò che viene utilizzato per riempire le pareti di una parte stampata in 3D. Si tratta essenzialmente del disegno all'interno della parete che aggiunge densità al pezzo nel suo complesso. Senza infill, le pareti di una parte 3D sarebbero completamente vuote e piuttosto deboli alle forze esterne.

L'infill è un ottimo modo per aumentare il peso di una parte 3D, migliorando allo stesso tempo la resistenza della parte.

Per migliorare la resistenza di un pezzo stampato in 3D si possono utilizzare diversi modelli di riempimento, tra cui un riempimento a griglia o a nido d'ape, ma è la quantità di riempimento a determinare la resistenza.

Per le normali parti 3D, un massimo del 25% è probabilmente più che sufficiente, mentre per i pezzi progettati per sostenere il peso e gli urti è sempre meglio avvicinarsi al 100%.

Aumento del numero di pareti

Pensate alle pareti di una parte stampata in 3D come alle travi di sostegno di una casa. Se una casa ha solo quattro pareti esterne e non ha travi di sostegno o pareti interne, qualsiasi cosa può far crollare o cedere la casa sotto qualsiasi peso.

Allo stesso modo, la resistenza di un pezzo stampato in 3D esiste solo in presenza di pareti in grado di sostenere il peso e l'impatto. È proprio per questo che aumentando il numero di pareti all'interno di un pezzo stampato in 3D si può aumentare la resistenza della struttura.

Si tratta di una strategia particolarmente utile quando si tratta di pezzi stampati in 3D di grandi dimensioni e con una superficie maggiore.

Aumento dello spessore della parete

Lo spessore effettivo delle pareti utilizzate in un pezzo stampato in 3D determina la capacità di sopportare urti e pesi. Nella maggior parte dei casi, pareti più spesse significano un pezzo complessivamente più resistente e robusto.

Tuttavia, sembra che ci sia un punto in cui è difficile stampare parti in 3D quando le pareti sono troppo spesse.

L'aspetto migliore della regolazione dello spessore delle pareti è che lo spessore può variare in base all'area del pezzo, il che significa che il mondo esterno probabilmente non si accorgerà che avete ispessito le pareti a meno che non tagliate il pezzo a metà per sezionarlo.

In generale, le pareti estremamente sottili sono piuttosto inconsistenti e non sono in grado di sostenere alcun peso esterno senza crollare.

In generale, le pareti con uno spessore di almeno 1,2 mm sono resistenti e durevoli per la maggior parte dei materiali, ma consiglio di salire a 2 mm e oltre per ottenere un livello di resistenza superiore.

La forza dei materiali utilizzati per creare parti 3D

I pezzi stampati in 3D possono essere resistenti solo quanto il materiale di cui sono fatti. Detto questo, alcuni materiali sono molto più resistenti e durevoli di altri. È proprio per questo che la resistenza dei pezzi stampati in 3D varia così tanto.

Tre dei materiali più comuni utilizzati per la creazione di parti 3D sono il PLA, l'ABS e il PETG. Vediamo quindi cosa sono questi materiali, come possono essere utilizzati e quanto sono resistenti.

PLA (acido polilattico)

Il PLA, noto anche come acido polilattico, è forse il materiale più utilizzato nella stampa 3D: non solo è abbastanza economico, ma è anche molto facile da usare per stampare pezzi.

Per questo motivo viene spesso utilizzato per stampare contenitori di plastica, impianti medici e materiali da imballaggio. Nella maggior parte dei casi, il PLA è il materiale più resistente utilizzato nella stampa 3D.

Anche se il PLA ha un'impressionante resistenza alla trazione di circa 7.250 psi, il materiale tende a essere un po' fragile in circostanze particolari, il che significa che è un po' più probabile che si rompa o si frantumi quando viene sottoposto a un forte impatto.

È inoltre importante notare che il PLA ha un punto di fusione relativamente basso: se esposto a temperature elevate, la durata e la resistenza del PLA si indeboliscono notevolmente.

ABS (acrilonitrile butadiene stirene)

L'ABS, noto anche come Acrilonitrile Butadiene Stirene, non è così resistente come il PLA, ma questo non significa affatto che sia un materiale di stampa 3D debole. Infatti, questo materiale è molto più capace di resistere a forti impatti, spesso flettendosi e piegandosi piuttosto che frantumandosi completamente.

Grazie alla resistenza alla trazione di circa 4.700 PSI, l'ABS è uno dei migliori materiali per la stampa 3D, grazie alla sua struttura leggera e alla sua straordinaria durata.

Per questo motivo, l'ABS viene utilizzato per realizzare praticamente qualsiasi tipo di prodotto al mondo. È un materiale molto popolare quando si tratta di stampare giocattoli per bambini come i Lego, parti di computer e persino segmenti di tubature.

Il punto di fusione incredibilmente alto dell'ABS lo rende inoltre in grado di resistere a qualsiasi quantità di calore.

PETG (polietilene tereftalato modificato con glicole)

Il PETG, noto anche come polietilene tereftalato, viene solitamente utilizzato per sviluppare progetti e oggetti più complessi quando si tratta di stampa 3D. Questo perché il PETG tende a essere molto più denso, resistente e rigido di altri materiali per la stampa 3D.

Proprio per questo motivo, il PETG viene utilizzato per realizzare numerosi prodotti, come contenitori per alimenti e segnaletica.

Perché utilizzare la stampa 3D?

Se le parti stampate in 3D non fossero affatto resistenti, non verrebbero utilizzate come metodo di produzione alternativo per molte forniture e materiali.

Ma sono resistenti come metalli come l'acciaio e l'alluminio? Sicuramente no!

Tuttavia, sono molto utili quando si tratta di progettare nuovi pezzi, stamparli a un costo inferiore e ricavarne un buon numero di utilizzi duraturi. Sono anche ottimi per i pezzi piccoli e hanno una resistenza alla trazione generalmente decente date le loro dimensioni e il loro spessore.

La cosa migliore è che queste parti stampate in 3D possono essere manipolate per aumentarne la resistenza e la durata complessiva.

Conclusione

Le parti stampate in 3D sono sicuramente abbastanza resistenti da poter essere utilizzate per realizzare oggetti in plastica comuni, in grado di resistere a grandi quantità di urti e persino al calore. Per la maggior parte, l'ABS tende a essere molto più durevole, anche se ha una resistenza alla trazione molto inferiore rispetto al PLA.

Quando si aumenta la densità di riempimento, il numero di pareti e lo spessore delle stesse, si aumenta la resistenza e la durata di un pezzo stampato in 3D.