Stratasys sta proteggendo due soluzioni tecniche rivolte a problemi differenti della produzione additiva industriale. La prima riguarda la gestione del calore all’interno delle stampanti 3D a estrusione dotate di camera riscaldata. La seconda interessa una composizione fotopolimerica progettata per conservare le proprie caratteristiche dopo l’esposizione prolungata a luce, calore, acqua e umidità.
I due brevetti non descrivono un unico prodotto e non appartengono allo stesso processo di stampa. Il primo si concentra sulle macchine FFF, nelle quali un filamento termoplastico viene fuso e depositato strato dopo strato. Il secondo riguarda materiali liquidi polimerizzabili mediante radiazione, destinati a tecnologie basate su vasca di resina, proiezione digitale o esposizione selettiva alla luce.
Il collegamento tra le due iniziative è rappresentato dalla ricerca di una maggiore stabilità. Nel sistema FFF, Stratasys vuole mantenere più uniforme la temperatura durante la costruzione. Nel campo dei fotopolimeri, Stratasys punta invece a rallentare il deterioramento delle parti dopo la stampa.
Il brevetto per trattenere il calore nella camera di costruzione
La domanda internazionale WO2025059103A1, intitolata “Thermal Retention Management of Heated Build Chamber in 3D Printer”, descrive una barriera termica mobile destinata a una stampante 3D industriale a estrusione.
La documentazione brevettuale è stata pubblicata nel marzo 2025, ma la sua analisi acquista interesse anche alla luce di altri titoli di proprietà industriale concessi a Stratasys nel luglio 2026 e dedicati alla separazione tra la camera di stampa riscaldata e la zona contenente utensili, motori e componenti sensibili.
Il problema affrontato da Stratasys nasce dalla struttura delle stampanti FFF ad alta temperatura. Per lavorare materiali tecnici come polietereimmide, poliammidi avanzate e altri termoplastici destinati ad applicazioni industriali, non è sufficiente riscaldare l’ugello. Anche il volume nel quale viene costruito il pezzo deve essere mantenuto a una temperatura controllata.
Una camera calda riduce la velocità con cui ogni strato si raffredda, limita le differenze di temperatura tra le varie zone del componente e permette alle nuove linee di materiale estruso di legarsi meglio a quelle depositate in precedenza.
Il controllo termico influenza deformazione, adesione tra gli strati, tensioni residue, precisione dimensionale e ripetibilità del processo.
Perché ogni apertura può compromettere la stabilità termica
La camera riscaldata non può essere chiusa come un forno privo di aperture. La testa di stampa deve entrare nello spazio di costruzione, spostarsi lungo gli assi X e Y e, in alcune configurazioni, essere sollevata o sostituita con un altro utensile.
Anche il piano di stampa può essere sostenuto da elementi meccanici che attraversano le pareti della camera e si collegano ad attuatori installati in zone più fredde.
Questi passaggi creano aperture dalle quali può uscire aria calda. La dispersione aumenta il consumo energetico e può produrre gradienti termici all’interno della camera. Il calore può inoltre raggiungere guide, cuscinetti, motori, sensori, cablaggi e componenti elettronici che non sono progettati per operare alla stessa temperatura richiesta dal materiale.
Stratasys propone quindi di separare la zona di costruzione riscaldata dalla camera superiore contenente il portale di movimento e gli utensili.
La difficoltà consiste nel mantenere questa separazione mentre la testa si sposta continuamente durante la stampa.
Un isolamento termico che segue la testa di stampa
La soluzione descritta da Stratasys utilizza fogli isolanti flessibili avvolti su una serie di rulli.
Questi elementi formano una sorta di soffitto mobile sopra la camera riscaldata. Al centro è presente un vassoio portautensile con un’apertura attraverso la quale può passare la parte operativa della testa di stampa.
Il movimento viene gestito lungo entrambe le direzioni principali. Una prima serie di rulli controlla i fogli isolanti durante gli spostamenti lungo l’asse X. Una seconda serie accompagna il movimento lungo l’asse Y.
Quando il portale si sposta, un rullo rilascia una porzione di materiale mentre quello opposto la riavvolge. Il foglio rimane in tensione e continua a coprire la maggior parte dell’apertura tra la camera calda e la zona superiore della macchina.
Il sistema può essere paragonato a una combinazione tra una serranda flessibile e un soffitto scorrevole, progettata però per seguire movimenti rapidi e ripetuti in due direzioni.
Il vantaggio rispetto ai soffietti tradizionali
Le stampanti industriali possono utilizzare soffietti pieghevoli per separare la camera riscaldata dai componenti meccanici superiori. Questi elementi si comprimono e si estendono quando il portale si muove.
Secondo Stratasys, i soffietti presentano però aree aperte tra le pieghe e richiedono uno spazio sufficiente per comprimersi. Le configurazioni più complesse possono inoltre aumentare il costo e limitare l’estensione utile del movimento.
Nel confronto riportato nella domanda brevettuale, Stratasys analizza una macchina con un’apertura tra camera di costruzione e camera utensili pari a circa 1.200 pollici quadrati.
Per la configurazione presa come esempio, il sistema a rulli ridurrebbe l’area complessiva attraverso la quale può verificarsi una perdita d’aria di circa il 97% rispetto a un isolamento realizzato con soffietti pieghevoli.
Il dato è riferito alla geometria illustrata nel brevetto e non rappresenta automaticamente la prestazione di una macchina commerciale. Mostra tuttavia la direzione progettuale scelta da Stratasys: limitare lo spazio aperto senza impedire il movimento del portale.
La documentazione segnala che le dispersioni diventano particolarmente problematiche quando la temperatura della camera supera i 200 °C.
Una membrana intorno all’ugello
Il soffitto a rulli gestisce gli spostamenti del portale, ma resta necessario creare un passaggio per la testa di stampa.
Stratasys propone una barriera aggiuntiva installata nel vassoio portautensile. La barriera contiene un’apertura capace di deformarsi quando l’estremità della testa entra nella camera riscaldata.
Una volta inserita la testa, la membrana si restringe intorno al corpo dell’utensile e chiude gran parte dello spazio circostante. Quando la testa viene estratta, l’apertura ritorna verso una configurazione contratta, riducendo la fuga di aria calda.
Il brevetto considera aperture circolari o poligonali, membrane elastiche e strutture multistrato. Alcune configurazioni prevedono tagli radiali che permettono alla superficie di aprirsi quando passa l’utensile.
Gli strati esterni possono essere realizzati o rivestiti con materiali a bassa energia superficiale, in modo da ridurre attrito e usura durante l’inserimento e l’estrazione della testa.
La barriera può inoltre essere rimovibile e fissata con un elemento di serraggio. Questa soluzione faciliterebbe la sostituzione di una membrana consumata o l’installazione di una geometria adatta a una testa differente.
Il cambio automatico degli utensili senza aprire la camera
La struttura descritta da Stratasys non è limitata a una macchina con una sola testa permanentemente montata.
La camera superiore può contenere un magazzino con più teste o utensili. Il sistema di movimento preleva l’unità necessaria, ne inserisce l’estremità operativa attraverso la barriera termica e la utilizza nella camera riscaldata.
Al termine della lavorazione, la testa può essere sollevata e riportata nella zona utensili. Un altro dispositivo può quindi essere installato sul carrello e introdotto attraverso la stessa apertura.
Il termine “utensile”, nella documentazione Stratasys, non indica soltanto un estrusore. Può comprendere dispositivi per il deposito di materiali, rulli, sistemi di riscaldamento o raffreddamento localizzato, teste per fibre continue, telecamere, laser, sonde e strumenti di misura.
Questa impostazione indica una possibile architettura modulare, nella quale la camera calda rimane isolata mentre il sistema cambia funzione durante la costruzione.
Un simile approccio potrebbe essere utilizzato per alternare materiali, eseguire controlli dimensionali, osservare la superficie del pezzo o intervenire termicamente su aree selezionate.
Il brevetto non conferma però che tutte queste configurazioni siano già disponibili su una stampante Stratasys destinata alla vendita.
La protezione dei componenti sensibili al calore
La barriera termica non serve soltanto a mantenere uniforme la temperatura intorno al pezzo.
Stratasys vuole anche isolare le parti del sistema che funzionano meglio in un ambiente più freddo. L’ugello e il blocco di fusione devono entrare nella camera riscaldata, mentre motori, meccanismi di alimentazione, elettronica e connessioni possono rimanere nella zona superiore.
Questa separazione consente di concentrare il calore dove è necessario e riduce la necessità di utilizzare componenti speciali resistenti alle alte temperature in tutta la macchina.
Può inoltre semplificare manutenzione e raffreddamento. Il sistema non deve disperdere energia per riscaldare il portale completo, mentre le parti sensibili possono essere mantenute a una temperatura più stabile.
La gestione del calore diventa ancora più importante con l’aumento delle dimensioni delle stampanti. Una camera più grande contiene una maggiore quantità d’aria calda e presenta superfici più estese dalle quali può avvenire la dispersione.
Anche il movimento verticale richiede isolamento
La domanda brevettuale di Stratasys considera anche le aperture verticali utilizzate per sostenere e spostare il piano di costruzione.
Gli attuatori possono essere installati all’esterno della camera riscaldata, mentre travi o supporti attraversano apposite fessure nelle pareti.
Stratasys descrive guarnizioni deformabili che accompagnano il movimento dei supporti lungo l’asse Z. Le guarnizioni sono progettate per mantenere il contatto con le travi e limitare le aperture intorno agli elementi mobili.
Il sistema affronta quindi le dispersioni termiche in più punti: nella parte superiore, dove passa la testa di stampa, e sulle pareti, dove si muovono i supporti del piano.
Questa visione è coerente con una macchina nella quale il controllo termico viene trattato come un problema complessivo e non come una semplice funzione del riscaldatore.
Il brevetto concesso negli Stati Uniti nel luglio 2026
Nel luglio 2026 lo United States Patent and Trademark Office ha concesso a Stratasys il brevetto statunitense 12.679.030, dedicato a una barriera termica per il passaggio degli utensili in una camera di costruzione riscaldata.
Gli inventori indicati sono Luka Wallace, James Flannigan, Colin Schiel e Ross Michalkiewicz.
Il brevetto statunitense descrive una camera calda separata da una camera superiore, un vassoio collegato al carrello e una barriera deformabile attraverso la quale entra la testa di stampa.
La concessione del brevetto non significa che Stratasys debba introdurre la tecnologia in uno specifico modello. Garantisce però alla società una protezione giuridica sulle rivendicazioni accolte negli Stati Uniti.
La domanda internazionale WO2025059103A1 amplia il quadro con il sistema di isolamento a rulli e con ulteriori soluzioni per la gestione delle aperture.
Il secondo brevetto riguarda una resina fotopolimerica durevole
Il secondo documento esaminato riguarda la domanda cinese CN122477132A, dedicata a una composizione liquida polimerizzabile mediante radiazione.
Il materiale combina componenti uretanici metacrilati monofunzionali e multifunzionali con un fotoiniziatore radicalico.
Quando il materiale viene esposto alla sorgente luminosa della stampante, il fotoiniziatore avvia la reazione chimica che trasforma la resina liquida in una rete polimerica solida.
I componenti multifunzionali contribuiscono alla formazione di collegamenti tra più catene, mentre quelli monofunzionali possono essere impiegati per regolare viscosità, flessibilità e densità della rete.
La difficoltà consiste nel trovare un equilibrio. Una struttura molto reticolata può aumentare rigidità e resistenza termica, ma rendere il pezzo fragile. Una formulazione più flessibile può assorbire meglio gli urti, ma perdere precisione o deformarsi quando viene esposta al calore.
Stratasys cerca quindi una combinazione capace di fornire resistenza, modulo elastico, allungamento e stabilità ambientale.
Le proprietà indicate nella domanda cinese
La domanda descrive una viscosità compresa tra 500 e 1.500 mPa·s alla temperatura di 25 °C.
La viscosità deve essere sufficientemente bassa per permettere alla resina di ridistribuirsi nella vasca dopo la produzione di ogni strato. Un materiale troppo viscoso può rallentare il ricambio, trattenere bolle e rendere più difficile ottenere superfici uniformi.
La formulazione brevettata punta a raggiungere almeno 65 °C di temperatura di deflessione sotto carico, 50 MPa di resistenza a trazione, 2.100 MPa di modulo elastico, il 12% di allungamento a rottura e 20 J/m di resistenza all’urto Izod con intaglio.
Questi valori rappresentano soglie o obiettivi descritti nella domanda e non devono essere interpretati come la scheda tecnica di un prodotto già immesso sul mercato.
Il risultato industriale dipenderà dalla macchina utilizzata, dalla quantità di energia luminosa, dallo spessore degli strati, dall’orientamento dei campioni, dal lavaggio e dal ciclo di post-polimerizzazione.
Il problema dell’invecchiamento dei fotopolimeri
Le resine per stampa 3D possono fornire dettagli fini, superfici lisce e buone proprietà iniziali, ma alcune formulazioni cambiano nel tempo.
La luce ultravioletta può continuare a modificare la struttura chimica dopo la stampa. Calore, acqua e umidità possono favorire alterazioni dimensionali, perdita di elasticità, scolorimento e riduzione della resistenza meccanica.
Questo comportamento limita l’impiego di alcuni fotopolimeri in componenti esterni, coperture, alloggiamenti elettronici, attrezzature industriali e mezzi di trasporto.
Per avvicinare le resine alle applicazioni finali non basta quindi misurare le proprietà subito dopo la post-polimerizzazione. Occorre verificare quante caratteristiche rimangono disponibili dopo mesi o anni di esposizione ambientale.
Le prove secondo lo standard SAE J2527
La domanda esaminata cita un’esposizione artificiale accelerata di 1.000 ore secondo SAE J2527.
Lo standard SAE J2527, sviluppato per i materiali esterni utilizzati nel settore automobilistico, impiega una sorgente ad arco allo xeno per simulare la radiazione solare. I campioni vengono sottoposti a cicli che combinano luce, calore, elevata umidità e spruzzi d’acqua.
Il test è più articolato di una semplice esposizione a lampade UV, perché tenta di riprodurre l’effetto combinato di differenti condizioni ambientali.
Secondo il documento brevettuale, le parti ottenute con la composizione Stratasys manterrebbero una quota elevata delle proprietà meccaniche e non mostrerebbero un ingiallimento significativo dopo il ciclo indicato.
La durata di 1.000 ore non può essere convertita direttamente in un numero preciso di anni all’aperto. L’invecchiamento reale dipende da area geografica, orientamento del pezzo, temperatura, carichi, agenti chimici e condizioni di utilizzo.
La prova permette però di confrontare materiali differenti all’interno di un protocollo controllato.
Il confronto con Somos WeatherX 100
Le caratteristiche della domanda cinese possono essere confrontate con il posizionamento di Somos WeatherX 100, fotopolimero DLP commercializzato da Stratasys per componenti esposti a raggi UV, calore, umidità e agenti chimici.
Stratasys dichiara per Somos WeatherX 100 una viscosità vicina a 950 mPa·s, una resistenza a trazione compresa tra circa 60 e 65 MPa, un modulo elastico prossimo a 2.000 MPa e una temperatura di deflessione sotto carico di 73 °C.
La scheda tecnica indica inoltre valori di allungamento a rottura vicini al 19-20% e una resistenza Izod con intaglio compresa tra 24 e 27 J/m, in funzione dell’orientamento di stampa.
Anche Somos WeatherX 100 è stato sottoposto a prove di invecchiamento secondo SAE J2527.
La vicinanza tra il campo applicativo e alcune proprietà rende utile il confronto, ma non dimostra che la domanda CN122477132A descriva esattamente la formulazione commerciale di Somos WeatherX 100.
Un brevetto può proteggere una composizione più ampia, una variante, un’evoluzione del materiale o un insieme di rapporti chimici applicabili a più prodotti.
Perché Stratasys deposita brevetti anche sulle resine
Stratasys è conosciuta per lo sviluppo della tecnologia FDM, ma il suo portafoglio comprende anche PolyJet, stereolitografia Neo, tecnologia P3 basata su DLP, SAF per letto di polvere e un’ampia gamma di materiali.
Nel 2023 Stratasys ha completato l’acquisizione dell’attività di Covestro dedicata ai materiali per produzione additiva. L’operazione comprendeva formulazioni, proprietà intellettuale, attività di ricerca e il marchio di fotopolimeri Somos.
Covestro aveva acquisito una parte di queste attività da DSM nel 2021.
Il deposito di brevetti sulle resine non rappresenta quindi un ingresso occasionale di Stratasys nella chimica dei fotopolimeri. Riflette l’integrazione delle competenze sui materiali all’interno della piattaforma tecnologica della società.
Stratasys può sviluppare insieme formulazione, parametri di esposizione, post-polimerizzazione, software e sistema di stampa. Questa integrazione permette di ottimizzare il comportamento del materiale considerando l’intero processo.
La protezione brevettuale sul mercato cinese
Il deposito della domanda CN122477132A permette a Stratasys di cercare protezione per la composizione nel territorio cinese.
La Cina rappresenta un mercato importante per la produzione di componenti elettronici, veicoli, beni di consumo e apparecchiature industriali. È anche sede di numerosi produttori di stampanti 3D e materiali fotopolimerici.
La presenza di una domanda cinese non conferma da sola un nuovo stabilimento, un accordo commerciale o l’introduzione di uno specifico prodotto Stratasys.
Indica però che Stratasys considera utile proteggere la formulazione in una giurisdizione nella quale possono essere prodotti, utilizzati o commercializzati materiali per stampa 3D.
L’estensione geografica di un brevetto è una decisione strategica. Ogni deposito comporta costi di esame, traduzione, gestione e mantenimento. Le aziende tendono quindi a selezionare i Paesi nei quali prevedono un valore commerciale o produttivo.
Due brevetti per due forme differenti di durata
Le due tecnologie affrontano la durata da prospettive diverse.
Nelle stampanti FFF industriali, la durata è legata alla stabilità del processo. Una temperatura più uniforme può ridurre pezzi deformati, arresti, sollecitazioni sui componenti e variazioni tra produzioni successive.
Nei processi a resina, la durata riguarda soprattutto la vita utile del componente dopo la stampa. Un fotopolimero che mantiene proprietà e colore dopo l’esposizione ambientale può essere utilizzato in applicazioni più vicine alla produzione finale.
La prima soluzione interviene quindi sulla macchina, mentre la seconda interviene sul materiale.
In entrambi i casi Stratasys cerca di superare un limite che separa la prototipazione dalla produzione industriale: la necessità di ottenere risultati ripetibili e prevedibili nel tempo.
Cosa non dicono i brevetti
La pubblicazione di una domanda o la concessione di un brevetto non equivale all’annuncio di una nuova stampante o di un nuovo materiale.
Stratasys potrebbe utilizzare le soluzioni in prodotti futuri, integrarle in macchine esistenti, concederle in licenza oppure conservarle come protezione difensiva contro applicazioni concorrenti.
Le prestazioni riportate nei brevetti devono inoltre essere interpretate nel contesto delle prove descritte. Non costituiscono una garanzia valida per qualsiasi geometria, macchina o condizione di utilizzo.
Per il sistema FFF sarà necessario valutare affidabilità dei rulli, durata dei fogli isolanti, precisione del movimento, contaminazione, manutenzione e comportamento alle temperature operative.
Per la resina dovranno essere verificati stabilità durante lo stoccaggio, ripetibilità tra lotti, sicurezza chimica, compatibilità con le stampanti, lavaggio, post-polimerizzazione e mantenimento delle proprietà su componenti reali.
Una strategia che unisce hardware, materiali e processo
I brevetti mostrano come Stratasys continui a sviluppare contemporaneamente macchine, materiali e architetture di processo.
Il sistema di isolamento termico può aumentare l’efficienza delle piattaforme FFF ad alta temperatura e agevolare l’impiego di utensili intercambiabili. La composizione fotopolimerica può ampliare l’utilizzo delle tecnologie a resina in settori nei quali le parti devono affrontare luce solare, umidità, calore e sollecitazioni meccaniche.
Non si tratta di tecnologie in concorrenza tra loro. L’estrusione di termoplastici e la fotopolimerizzazione rispondono a necessità differenti in termini di dimensioni, precisione, superficie, resistenza e produttività.
Stratasys sta proteggendo soluzioni destinate a entrambi i campi, rafforzando una strategia basata su più processi di produzione additiva.
Il valore industriale dei brevetti dipenderà dalla loro integrazione in sistemi affidabili e dalla capacità di trasformare le rivendicazioni tecniche in vantaggi misurabili per gli utilizzatori.
Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI)
