Al MIT sviluppano una stampante 3d FDM desktop 10 volte più veloce
Gli ingegneri del MIT hanno sviluppato una stampante FDM 3D laser assistita che stampa circa 10 volte più velocemente delle macchine desktop medie. L’insolita testina di stampa della nuova stampante 3D utilizza un meccanismo a vite nuovo e il laser per aumentare la portata.
I ricercatori del MIT Jamison Go e Anastasios John Hart hanno sviluppato una nuova testina di stampa per le stampanti 3D
I laser sono una componente comune in molte stampanti 3D. La stereolitografia (SLA), la fusione laser selettiva (SLM) e la sinterizzazione laser selettiva (SLS) hanno tutti un laser al centro che viene utilizzato per trasformare i rispettivi materiali di base in oggetti stampati in 3D.
Ma il tipo più comune di stampante 3D desktop, la stampante FDM (Fused Deposition Modeling), di solito non viene fornita con un laser, ma utilizza una testina di stampa riscaldata l’ “hot end” per fondere la plastica.
Ma un laser potrebbe migliorare una stampante FDM 3D media? Ricercatori del MIT Jamison Go e Anastasios John Hart hanno appena sviluppato una stampante 3D desktop che è 10 volte più veloce della maggior parte delle controparti commerciali. E il segreto di questa velocità, dicono i ricercatori, è una testina di stampa a vite assistita da un laser.
Questi due nuovi meccanismi non sono caratteristiche comuni nelle testine di stampa FDM, tuttavia entrambi servono ad aumentare la portata del materiale. Il meccanismo a vite alimenta il filamento di plastica attraverso un ugello ad alta forza, mentre il laser riscalda e scioglie rapidamente il materiale.
Decuplicare la velocità è sicuramente uno spunto di riflessione, e Hart pensa che questo nuovo tipo di testina di stampa potrebbe rendere la stampa 3D FDM una tecnica di produzione più praticabile, al contrario di uno strumento solo per la prototipazione.
È facile capire perché: un lavoro di stampa di un’ora potrebbe essere ridotto a cinque o dieci minuti, il che significa che i lavoratori qualificati come i tecnici di riparazione potrebbero utilizzare una stampante 3D sul lavoro, stampando rapidamente un nuovo pezzo di ricambio dopo aver diagnosticato un problema.
Anche le applicazioni di medicina d’urgenza potrebbero beneficiare di una stampante 3D semplice ma veloce come quella sviluppata al MIT.
Ma la nuova stampante 3D non è stata creata per nessun particolare compito finale; piuttosto, il suo sviluppo è stato un tentativo di superare tre problemi associati alla stampa 3D FDM: bassa velocità della testina di stampa, bassa forza di estrusione e lento trasferimento di calore.
“Data la nostra comprensione di ciò che limita queste tre variabili, abbiamo chiesto come progettare noi stessi una nuova stampante in grado di migliorare tutti e tre i sistemi in uno”, afferma Hart. “E ora lo abbiamo costruito, e funziona abbastanza bene.”
Il meccanismo a vite sostituisce il meccanismo standard di “pinch-wheel” delle testine di stampa FDM, che non può che andare così veloce senza perdere aderenza del filamento.
Il nuovo dispositivo, che ruota all’interno della testina di stampa, è in grado di elaborare un filamento testurizzato appositamente sviluppato, che aumenta la presa e consente alla testina di alimentare il passaggio del filamento a velocità molto più elevate.
Il laser, d’altra parte, serve a riscaldare e fondere il filamento di stampa 3D prima che passi attraverso l’ugello. Assicura che il filamento sia fuso più rapidamente e completamente di quanto sia possibile usando il riscaldamento a conduzione delle testine standard FDM.
Il calore del laser può essere regolato accendendolo e spegnendolo rapidamente.
Un’altra caratteristica che aumenta la velocità della nuova stampante 3D è il suo nuovo design Gantry. Un telaio a forma di H è alimentato da due motori e collegato a uno stadio di movimento che trattiene la testina di stampa. Il sistema è abbastanza veloce per stare al passo con l’aumento della portata della testina di stampa.
Per dimostrare la potenza della nuova stampante 3D, i ricercatori del MIT hanno stampato diverse parti complesse, ognuna delle quali richiedeva solo da 5 a 10 minuti. Questi includono una sedia in miniatura, un modello semplificato di Building 10 al MIT, montature per occhiali, una coppa a spirale e un ingranaggio conico elicoidale.
Sfortunatamente, la macchina non è ancora perfetta. Mentre tentavano di stampare a velocità così elevate, i ricercatori hanno scoperto che gli strati stampati, essendo soggetti a tanta forza e temperatura, a volte non si sono raffreddati e induriti dal momento in cui viene applicato lo strato successivo.
Ciò significa che i ricercatori hanno dovuto raffreddare attivamente una parte mentre stampa: una sfida che continueranno a risolvere man mano che affineranno la stampante nel tempo.
Il team del MIT prevede anche di provare a stampare con polimeri ad alta resistenza e materiali compositi, oltre a tentare di affrontare la stampa 3D su larga scala.
La ricerca, “Fast Additive Desktop Extrusion Manufacturing Additive”, è stata pubblicata su Additive Manufacturing .
