Blog

Jun 14, 2023

Un modo appiccicoso per stampare la plastica in 3D

The use of plastics for mass production traces its roots to the 1860s and John

L'uso della plastica per la produzione di massa affonda le sue radici nel 1860 e in John Wesley Hyatt, un tipografo di Albany, New York. Hyatt stava rispondendo all'offerta di una ricompensa di 10.000 dollari a chiunque fosse riuscito a trovare un modo alternativo di realizzare palle da biliardo, che a quei tempi erano scolpite nell'avorio, una merce che scarseggiava. La sua soluzione era formarli pompando una plastica sintetica fusa chiamata celluloide in uno stampo.

Il tuo browser non supporta l'elemento

Anche se sembra che Hyatt non abbia mai ricevuto il premio, il processo da lui inventato, lo stampaggio a iniezione, è diventato il modo in cui vengono realizzati la maggior parte degli articoli in plastica. Almeno lo erano fino all’avvento, nei primi anni ’80, della produzione additiva, popolarmente conosciuta come stampa 3D. Le macchine in grado di stampare oggetti in plastica sono diventate sempre più capaci, producendo oggetti che vanno dai giocattoli agli impianti medici e componenti per automobili, droni e aerei.

Un altro progresso è ora in fase di realizzazione. bcn3d Technologies, produttore spagnolo di stampanti 3D, ha sviluppato una nuova forma di stampa su plastica che chiama produzione di litografia viscosa (vlm). Dalle iniziali 500 aziende che si dice siano desiderose di provare l'idea, bcn3d ha ridotto il numero a 20 grandi produttori di settori come quello automobilistico, dell'elettronica e dell'ingegneria. Questi stanno ora lavorando su potenziali applicazioni presso la sede dell'azienda a Barcellona. Il piano è che all’inizio del prossimo anno installeranno macchine vlm nelle loro fabbriche in tutto il mondo prima che le stampanti vengano messe in vendita nel 2024.

Le stampanti 3D possono realizzare oggetti di plastica in diversi modi. Una tecnica ampiamente utilizzata prevede che una testa di estrusione tracci linee di polimero fuso su una cosiddetta piastra di costruzione. Una volta terminato il primo strato, la piastra si sposta leggermente verso il basso, viene aggiunto un secondo strato sopra il primo e così via. Le macchine più recenti proiettano uno schema di luce ultravioletta (uv) in una vasca di resina liquida fotosensibile per polimerizzare e solidificare gli strati necessari per creare un oggetto. Una piastra di costruzione quindi estrae costantemente l'oggetto dalla vasca.

È su questo secondo approccio che vlm si sta basando, per così dire, sebbene il processo funzioni più come una stampante serigrafica capovolta. La macchina è costituita da una coppia di serbatoi di resina liquida, uno su ciascun lato della piastra di costruzione. Sopra tutti questi si trova uno schermo trasparente che si muove avanti e indietro. Quando un lato dello schermo si trova sopra un serbatoio, un rullo ne riveste la parte inferiore con un sottile film di resina. Allo stesso tempo, il lato adiacente del retino, già rivestito nel secondo serbatoio, viene posizionato sopra il piano di stampa.

La piastra si solleva quindi per entrare in contatto con la pellicola di resina su questa parte dello schermo. Un fascio di luce UV proveniente da un display LCD viene proiettato attraverso lo schermo dall'alto per polimerizzare la resina in aree particolari, consentendo la solidificazione di uno strato completo in un solo colpo. Quando la piastra di costruzione viene abbassata, questo strato viene rimosso. La parte sbucciata dello schermo ritorna quindi nel suo serbatoio, dove tutta la resina inutilizzata viene recuperata per essere riutilizzata, e l'altro lato dello schermo appena rivestito viene sottoposto allo stesso processo di polimerizzazione e peeling ai raggi UV. E così il processo continua, avanti e indietro, finché l'oggetto non è completo.

Uno dei vantaggi della stampa con resine è che producono parti in plastica finemente dettagliate e di alta qualità. Uno svantaggio è che possono essere fragili. È possibile mescolare materiali aggiuntivi nelle resine, per migliorarne la resistenza, ad esempio, o per aggiungere flessibilità. Ma, un po’ come aggiungere più ingredienti a una torta, questo addensa la miscela, il che può rendere difficile la stampa della resina. Il processo vlm, tuttavia, può farcela perché, come spiega Eric Pallarés, chief technology officer dell'azienda, è progettato fin dall'inizio per utilizzare resine molto più spesse.

I due serbatoi possono essere riempiti anche con resine diverse, consentendo costruzioni più complesse. Ciò consentirebbe, ad esempio, di aggiungere una superficie morbida al tatto a un interruttore rigido. La resistenza potrebbe essere ottenuta mescolando materiali di riempimento ricavati dai resti triturati di oggetti precedentemente stampati. In alternativa, si potrebbe stampare un materiale solubile, per sostenere strutture delicate durante la costruzione, e questi supporti potrebbero poi essere lavati via. Al momento, le strutture di supporto spesso devono essere aggiunte e rimosse faticosamente, a mano.