Il vero segreto del successo della stampa 3D in polvere
La stampa 3D in polvere è la base di diversi processi di stampa 3D popolari, tra cui SLS, LPBF e altre varianti. In ogni processo la polvere viene fusa selettivamente con qualche mezzo, forse un’esplosione laser ad alta energia, o goccioline di un legante liquido. Strato per strato, gli oggetti sono costruiti in questo modo.
A prima vista, la chiave di questi processi in polvere potrebbe essere il processo di fusione. Regola i laser per un trasferimento di calore ottimale, riduci le goccioline per la massima risoluzione, aumenta la velocità del sistema di movimento, ecc.
Non è quello.
Il vero fondamento di tutti questi sistemi a polvere non è il processo di fusione; è invece il processo di applicazione di strati di polvere fresca, noto come “rivestimento”.
Ma perché la riverniciatura è così importante? Ci sono diversi motivi.
Innanzitutto, e forse più ovviamente, se non hai uno strato uniformemente piatto e distribuito uniformemente di polvere fresca, la stampa potrebbe essere danneggiata. Immagina se un laser spazzasse un’area solo per non trovare polvere presente. Il materiale sullo strato precedente potrebbe essere fuso per errore.
Un’altra possibilità è che gli strati potrebbero essere troppo spessi in alcune regioni. Ciò potrebbe causare un errore di stampa perché l’applicazione del laser o del raccoglitore presuppone una certa profondità del materiale, oltre la quale potrebbe non verificarsi la fusione. Quindi potresti finire con lacune inaspettate in una stampa.
La seconda ragione è la velocità. Mentre un set di laser può spazzare molto rapidamente uno strato e un braccio del getto del legante può attraversare rapidamente l’intero strato, il lavoro di stampa deve ancora attendere che avvenga la ricopertura. La ricopertura è spesso la parte più lenta del processo di stampa.
Se il braccio del ricopritore viaggia troppo velocemente, potresti avere il primo problema: strati di polvere irregolari. Se è troppo lento si ottengono lunghe durate di stampa.
I produttori di stampanti 3D fanno del loro meglio per bilanciare velocità e affidabilità, ma spingere la busta può causare il fallimento di lavori specifici nella pratica.
Un approccio utilizzato da diversi produttori di stampanti a polvere è un recoater a due vie. Normalmente il recoater viaggia attraverso il letto e poi torna a casa. Ma il “ritorno a casa” richiede tempo prezioso. Può essere eliminato se la sovraverniciatura è in grado di depositare la polvere in entrambe le direzioni. Questo approccio può aumentare sostanzialmente la velocità di stampa complessiva.
Un altro problema con i recoaters è il metodo di appiattimento della polvere depositata. La maggior parte delle macchine utilizza l’approccio “a lama”, in cui un bordo affilato attraversa le colline di polvere grumosa come un bulldozer.
Ma il concetto di lama non funziona bene per alcuni tipi di polveri polimeriche, in particolare TPU. In questi casi un approccio a rulli funziona meglio, ma questo significa che ti ritroverai con due macchine a polvere, ognuna con un diverso sistema di verniciatura.
Come puoi vedere, il processo di ricopertura è incredibilmente complesso, anche se all’inizio può sembrare semplice. Ecco perché molti produttori di apparecchiature per la stampa a polvere si impegnano a ideare sistemi di rivestimento innovativi per aumentare l’affidabilità e la velocità di stampa.
Come esempi di come la tecnologia di rivestimento faccia un’enorme differenza, posso indicarvi due esempi. Gli Aurora Labs australiani hanno sviluppato un avanzato ” rivestitore parallelo ” che consente alle loro apparecchiature di stampare in 3D quasi 1 tonnellata di materiale metallico al giorno. Nel frattempo, il sistema di rivestimento avanzato e altamente sintonizzato di VELO3D consente alle stampanti 3D di quell’azienda di evitare quantità sostanziali di materiali di supporto in metallo.
La prossima volta che prendi in considerazione una stampante 3D a polvere, dai un’occhiata più da vicino al sistema di rivestimento.
