La stampa 3D è una tecnologia straordinaria che ha un'importanza enorme in molti settori, soprattutto grazie alla sua capacità di stampare materiali resistenti in forme poco ortodosse. Alcune tecnologie non sono ancora in grado di produrre senza problemi alcune forme che la stampa 3D è in grado di realizzare.

Viene quindi da chiedersi: quali materiali non possono essere stampati in 3D?

Materiali come legno, stoffa, carta e rocce non possono essere stampati in 3D perché brucerebbero prima di poter essere fusi ed estrusi attraverso un ugello.

Questo articolo risponde ad alcune domande comuni sulle capacità e i limiti della stampa 3D, in termini di materiali che si possono o non si possono stampare e di forme.

Quali materiali non possono essere stampati in 3D?

La risposta principale è che non è possibile stampare con materiali che non possono essere fusi in uno stato semi-liquido che può essere estruso. Se si osserva il funzionamento delle stampanti 3D FDM, esse fondono materiali termoplastici da una bobina, con tolleranze strette di ±0,05 e inferiori.

I materiali che bruciano piuttosto che fondere ad alte temperature avranno difficoltà a essere estrusi attraverso un ugello.

Finché è possibile soddisfare lo stato semi-liquido e le tolleranze, si dovrebbe essere in grado di stampare in 3D quel materiale. Molti materiali non soddisfano queste proprietà.

D'altra parte, possiamo anche utilizzare le polveri per i metalli in un processo chiamato sinterizzazione laser selettiva (SLS), che utilizza un laser per sinterizzare il materiale in polvere e legarlo insieme per creare un modello solido.

I materiali che non possono essere stampati in 3D sono:

• Vero legno, anche se possiamo creare un ibrido di PLA e venature del legno.
• Panno/tessuti
• Carta
• Roccia - anche se è possibile fondere materiale vulcanico come l'assalto o la riolite.

In realtà non mi sono venuti in mente molti materiali che non possono essere stampati in 3D, è davvero possibile far funzionare la maggior parte dei materiali in un modo o nell'altro!

Potrebbe essere un po' più facile guardare all'altro lato della questione per ottenere maggiori conoscenze sui materiali nell'ambito della stampa 3D.

Quali materiali possono essere stampati in 3D?

Ok, quindi sapete quali materiali non possono essere stampati in 3D, ma che dire dei materiali che possono essere stampati in 3D?

• PLA
• ABS
• Metalli (titanio, acciaio inossidabile, cobalto-cromo, leghe di nichel, ecc.)
• Policarbonato (filamento molto resistente)
• Cibo
• Calcestruzzo (case stampate in 3D)
• TPU (materiale flessibile)
• Grafite
• Bio-materiali (cellule viventi)
• Acrilico
• Elettronica (circuiti stampati)
• PETG
• Ceramica
• Oro (possibile, ma questo metodo sarebbe piuttosto inefficiente)
• Argento
• Nylon
• Vetro
• SETTIMANA
• Fibra di carbonio
• PLA a riempimento di legno (può avere circa il 30% di particelle di legno e il 70% di PLA)
• PLA con riempimento di rame ("80% di contenuto di rame")
• HIPS e molto altro ancora

È sorprendente vedere come la stampa 3D si sia sviluppata negli ultimi anni: università e ingegneri di ogni tipo hanno creato nuovi metodi per stampare in 3D diversi tipi di oggetti.

Anche l'elettronica può essere stampata in 3D, cosa che la maggior parte delle persone non avrebbe mai pensato fosse possibile.

Sì, sono disponibili anche stampanti bio-3D che vengono utilizzate per stampare cellule viventi. Possono avere un prezzo compreso tra 10.000 e 200.000 dollari e fondamentalmente utilizzano la produzione additiva di cellule e materiale biocompatibile per stratificare una struttura vivente che può imitare i sistemi viventi naturali.

Cose come l'oro e l'argento possono essere trasformate in oggetti 3D con l'aiuto della stampa 3D, ma non sono realmente stampate in 3D: si tratta di un processo che prevede la stampa di modelli in cera, la fusione, la fusione dell'oro o dell'argento e il versamento dell'oro o dell'argento fuso nel calco.

Di seguito un video che mostra come si può creare un anello tigrato in argento, dal disegno all'anello finale.

Il processo è davvero specializzato e richiede strumenti e attrezzature adeguate per funzionare, ma la cosa migliore è il livello di dettaglio del modello e il modo in cui viene creato con l'aiuto significativo della stampa 3D.

La personalizzazione della stampa 3D è la parte migliore di questa tecnologia, che permette di personalizzare i propri oggetti con facilità.

Quali forme non possono essere stampate in 3D?

In pratica, sarà difficile trovare quali forme non possono essere stampate in 3D, perché ci sono molte tecniche di stampa 3D che possono superare le limitazioni.

Credo che si possano trovare forme e modelli incredibilmente complessi guardando il Tag Mathematical su Thingiverse.

Che ne dite dei Puzzle Knots, creati da SteedMaker su Thingiverse.

Oppure il Trefoil Knot, creato da shockwave3d su Thingiverse.

Le forme che la FDM ha difficoltà a stampare possono essere realizzate con la stampa SLA (polimerizzazione della resina con raggi laser) e viceversa.

Le normali stampanti 3D possono avere problemi di stampa:

• Forme che hanno poco contatto con il letto, come le sfere.
• Modelli che presentano bordi molto sottili, simili a piume
• Stampe 3D con grandi sporgenze o stampa a mezz'aria
• Oggetti molto grandi
• Forme con pareti sottili

Molti di questi problemi possono essere superati utilizzando vari metodi di stampa assistita, come l'uso di strutture di supporto per le sporgenze, la modifica dell'orientamento in modo che le parti sottili non siano il fondamento della stampa, l'uso di zattere e tetti come fondamento solido e persino la divisione dei modelli in pezzi.

Forme con poco contatto con il letto

Le forme che hanno una base piccola e poco contatto con il letto non possono essere stampate direttamente in 3D come le altre forme. Il motivo è semplicemente che l'oggetto si staccherebbe dal letto prima ancora che la stampa sia completata.

Questo è il motivo per cui non è possibile creare facilmente un oggetto sfera, poiché il contatto con la superficie è troppo scarso e il corpo è troppo grande da potersi rimuovere durante il processo.

Il raft è una rete di filamenti che viene posizionata sulla piattaforma di costruzione, sulla quale viene stampato il primo strato del modello.

Bordi sottili, simili a piume

La stampa 3D di elementi molto sottili, come una piuma o un bordo di coltello, è quasi impossibile a causa dell'orientamento, della precisione XYZ e del metodo generale di estrusione.

Questo può essere fatto solo con macchine estremamente precise, di pochi micron, e anche in questo caso non è possibile ottenere bordi così sottili come si vorrebbe. La tecnologia deve prima aumentare la sua risoluzione fino a raggiungere la sottigliezza desiderata.

Stampe con grandi sporgenze o stampa a mezz'aria

Gli oggetti con grandi parti sporgenti sono difficili da stampare, e a volte è impossibile farlo.

Il problema è semplice: se le forme che si stanno stampando sono troppo distanti dal layer precedente e le loro dimensioni sono grandi, si staccheranno prima che il layer possa formarsi correttamente.

La maggior parte delle persone pensa che non si possa stampare sopra il nulla, perché deve esserci un qualche tipo di base, ma quando si imposta la stampante 3D insieme alle impostazioni, un fenomeno chiamato bridging può essere davvero utile in questo caso.

Cura offre un'assistenza per migliorare gli sbalzi con l'opzione "Abilita impostazioni ponte".

Il bridging può essere notevolmente migliorato con le giuste impostazioni e con un condotto Petsfang, come si può vedere nel video qui sotto.

È riuscito a stampare in 3D con relativo successo una sporgenza lunga 300 mm, il che è davvero impressionante! Ha cambiato la velocità di stampa a 100 mm/s e 70 mm/s per l'infill, ma solo perché la stampa avrebbe richiesto molto tempo, quindi è possibile ottenere risultati ancora migliori.

Fortunatamente, possiamo anche produrre torri di sostegno sotto questi grandi sbalzi, per sostenerli e consentire loro di mantenere la forma.

Stampe 3D molto grandi

La maggior parte delle stampanti 3D FDM varia da circa 100 x 100 x 100 mm a 400 x 400 x 400 mm, quindi trovare una stampante 3D in grado di stampare oggetti di grandi dimensioni in una sola volta sarà difficile.

La stampante 3D FDM più grande che ho trovato è la Modix Big-180X che ha un volume di costruzione enorme di 1800 x 600 x 600 mm, con un peso di 160 kg!

Non si tratta di una macchina a cui si può pensare di avere accesso, quindi nel frattempo dobbiamo limitarci alle nostre macchine più piccole.

Non tutto è negativo, perché abbiamo la possibilità di dividere i modelli in parti più piccole, stamparle separatamente e poi unirle insieme con una sostanza adesiva come la supercolla o l'epossidica.