FDM: Stampa 3D in modellazione a deposizione fusa

In Start Smart Srl vogliamo che tu conosca tutte le migliori tecniche di stampa 3D. Dopo averti introdotto alla tecnologia sla, oggi spieghiamo la tecnologia principale alla base delle stampanti 3D desktop, la modellazione a deposizione fusa o FDM.

Questa tecnologia, meglio conosciuta come FDM (Fused Deposition Modeling), è stata sviluppata da S. Scott Crump alla fine degli anni ’80 e commercializzata nel 1990 da Stratasys (USA). Un altro anno fondamentale per questa tecnologia è il 2005, quando il professor Adrian Browyer ha avviato il progetto RepRap, il movimento mondiale dietro le stampanti 3D open source autoreplicanti.

Come funziona la stampa 3D FDM

Questa tecnica è spesso considerata il metodo più semplice esistente per la stampa 3D. La tecnologia Fused Deposition Modeling o FDM si basa su 3 elementi principali: una lastra in vetro su cui viene stampata il pezzo, una bobina di filamento che funge da materiale di stampa e un estrusore. In breve, il filamento viene aspirato e fuso dall’estrusore della stampante 3D, che deposita con precisione il materiale strato per strato sulla lastra di stampa.

Tutto inizia con la progettazione dell’oggetto tramite modellazione 3D utilizzando alcuni software CAD (come SolidWorks, TinkerCAD o Blender, per esempio). Il file 3D risultante, solitamente in formato .STL, viene suddiviso in più livelli tramite software denominati “slicer” (come Makerware, Cura o Repetier). Attraverso di essi è possibile selezionare i diversi parametri di stampa. Una volta che tutto è impostato, si può iniziare a stampare.

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Processo di stampa

La stampa 3D si avvia quando la macchina raggiunge una temperatura di circa 200°C, necessaria per la fusione del materiale. Tra i materiali di stampa 3D più popolari nella deposizione di fusione ci sono il PLA (acido poliacetico) e l’ABS (acrilonitrile butadiene stirene).

Una volta che la macchina è riscaldata, un filamento di materiale del diametro di 1,75 mm o 2,85 mm viene estruso sulla piattaforma attraverso un ugello che si muove sui 3 assi X, Y e Z. Il piano viene abbassato di un livello ad ogni nuovo strato applicato, fino a quando l’oggetto non viene stampato.

Durante la stampa, i supporti possono essere utilizzati per migliorare la qualità di alcuni modelli. La loro funzione è quella di supportare le parti sporgenti del pezzo.Tali supporti possono essere realizzati nello stesso materiale dell’oggetto stampato oppure in materiale solubile. Sebbene sia più complicato da gestire, alcune stampanti 3D sono dotate di più estrusori per combinare vari colori o materiali (in genere materiali di supporto).

Materiali compatibili con la tecnologia FDM

La stampa 3D FDM è compatibile con un’ampia varietà di polimeri termoplastici : PLA e ABS, e anche policarbonato come PET, PS, ASA, PVA, nylon, ULTEM e molti filamenti composti a base di metallo, pietra, legno. Questo offre interessanti proprietà meccaniche come conducibilità, biocompatibilità, resistenza a temperature o condizioni estreme, solo per citarne alcune. Sostituendo l’estrusore della stampante 3D con un sistema a siringa, è anche possibile creare pezzi di ceramica, argilla o materiali alimentari (come sciroppo o cioccolato). Per dare un’idea del prezzo dei materiali di consumo per stampanti 3D, una bobina da 1kg di filamento PLA si aggira intorno ai 35€.

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Specifiche della modellazione a deposizione fusa

Sebbene alcune stampanti 3D abbiano uno spessore dello strato di stampa fino a 50 micron, i risultati della post-elaborazione sono meno buoni rispetto ad altre tecnologie come la stereolitografia o la sintetizzazione laser. Per quanto riguarda il volume massimo di produzione, le stampanti 3D generalmente consentono di raggiungere un volume compreso tra 12x12x12 cm e 30x30x30 cm per quelle più voluminose.

Esistono anche diverse categorie di stampanti di modellazione a deposizione fusa a seconda del meccanismo utilizzato. Le stampanti 3D cartesiane utilizzano le coordinate in tutti e 3 i piani (X, Y e Z) come suggerisce il nome, mentre i modelli polari utilizzano solamente angolo e lunghezza. 

Il suo costo, la sua manipolazione e la sua velocità di esecuzione rendono la tecnologia di deposizione di materiale fuso una tecnica utilizzata in molti campi  aerospaziale, automobilistico, architettura, medicina, decorazione, arte e persino cucina, principalmente per applicazioni di prototipazione rapida o validazione di modelli visivi e/o parti funzionali. Con il suo ampio catalogo di materiali termoplastici, l’estrusione di filamenti può essere utilizzata anche per la produzione in serie entry-level.

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