Alla domanda "Che materiali usano le stampanti 3D?" si può rispondere solo in un modo: "dipende". Dipende da molte cose, effettivamente.
Innanzitutto dalla tipologia di stampante utilizzata e per "tipologia", ovviamente, non si intende la stampante della ditta X o della ditta Y ma proprio dalla tecnologia che vi sta alla base.
Le stampanti 3D FDM (Fused Deposition Modeling) si sono imposte sempre di più sul mercato, principalmente perché riescono a garantire una discreta qualità di stampa, pur avendo un prezzo abbordabile.
In questo articolo ci occuperemo dei materiali più comuni usati con stampanti di questo tipo: PLA e ABS.
Si tratta di due materiali molto diffusi, ma è bene ricordare che con le stampanti 3D FDM è possibile stampare anche altri materiali tra cui nylon, PETG, HIPS, filamenti a base di legno o che simulano la matericità del metallo.
Se vuoi conoscere tutti i materiali per la stampa 3D FDM ti consiglio da dare un'occhiata alla mia guida dedicata:
Ma non dilunghiamoci oltre e andiamo a scoprire nel dettaglio cosa sono il PLA e l'ABS, evidenziandone le differenze e decretando qual è il migliore materiale per la stampa 3D FDM tra i due. Let's go!
In questa guida:
PLA e ABS: cosa sono
Dal ounto di vista chimico, l'ABS che il PLA sono polimeri termoplastici, ovvero polimeri formati da catene per lo più lineari, non legate le une alle altre, quindi non reticolate. Per questo, rispondono ad un aumento di temperatura con una diminuizione di viscosità e quindi con una maggiore propensione alla formatura.
Entro certi limiti, il ciclo riscaldamento-flusso-raffreddamento può essere ripetuto più volte in quanto la transizione tra lo stato plastico e quello vetroso è di carattere fisico e non chimico, quindi reversibile.
Questo aspetto è molto importante perché ci fa capire che in realtà il polimero non deve essere lavorato allo stato fuso ma allo stato di transizione vetrosa, garantendo la permanenza delle proprietà meccaniche originarie del materiale una volta indurito.
Sia il PLA che l'ABS sono facilmente reperibili sul mercato sotto forma di filamenti colorati o neutri e dal diametro variabile (in genere 3mm o 1.75mm), oppure sotto forma di pellet.
Stampare in 3D partendo da materiali in pellet può essere una buona strategia per risparmiare denaro. E' risaputo infatti che in generale il pellet costa meno dei materiali in filamento, proprio perché i produttori non devono effettuare la procedura di trafilazione.
ABS
L'acrilonitrile-butadiene-stirene o ABS è un termopolimero molto apprezzato grazie alla sua leggerezza e rigidità, ma anche al fatto che può essere sia estruso che stampato ad iniezione.
Si tratta di un materiale molto comune e utilizzato per produrre oggetti di qualsiasi tipo. Per esempio, lo si ritrova nei LEGO, in alcuni strumenti musicali a fiato, in tubi idraulici e negli inserti in plastica delle automobili.
Possiede buone proprietà meccaniche e per questo motivo lo usa nella realizzazione di oggetti che devono garantire una certa rigidezza e durabilità.
Rispetto al PLA, è un materiale meno friabile, sopporta temperature più alte e possiede un coefficiente di attrito inferiore (questo lo rende estrudibile in maniera più agevole).
Tra gli aspetti negativi possiamo annoverare il fatto che, rispetto al PLA, deve essere estruso a temperature superiori, circa 240-280 °C.
Presenta la catastrofica propensione a ritirarsi e deformarsi, soprattutto negli angoli, se il materiale si raffredda troppo in fretta. Per questo motivo si consiglia sempre di stampare su un piatto riscaldato quando si usa l'ABS.
Quando è estruso, l'ABS genera delle emissioni che possono essere dannose per gli esseri umani. E' bene evitare di inalare questi fumi tossici e di prevedere una buona areazione della stanza in cui si stampa. Molte stampanti vengono già dotate di filtri EPA o comunque di sistemi che possano limitare la dispersione di questi gas.
Per quanto riguarda la solubilità, il solvente dell'ABS è l'acetone.
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PLA
L'acido polilattico o PLA è un termopolimero generato dalla fermentazione del mais.
Si tratta di un materiale molto comune, utilizzato soprattutto per realizzare contenitori o sacchetti biodegradabili e gettabili nella raccolta dell'umido. E' idrosolubile temperature superiori a 70-80°C, quindi può essere facilmente estruso, stampato ad iniezione e a soffiatura.
A livello chimico il PLA ha la caratteristicha di essere biodegradabile. Devo però specificare che il PLA utilizzato per la stampa 3D non è da considerarsi biodegradabile come i sacchetti della spesa.
La motivazione è molto semplice. L'acido polilattico è un polimero che degrada se trasportato insieme ad altro materiale organico in apposite stazioni di degrado. Si tratta di veri e propri forni dove il materiale organico fermenta e si trasforma in utile concime per giardinaggio.
Questo processo di degrado del materiale avviene solo e soltanto se le parti hanno spessore molto ridotto, nell'ordine dei decimi di millimetro. Ne consegue che il filamento in PLA raccolto nelle bobine di stampa 3D non presenta questa caratteristica fondamentale per garantirne la degradabilità.
Ricorda: non buttare mai il PLA per stampa 3D nella raccolta differenziata dell'umido! Considerato che gli oggetti che stampiamo solitamente hanno spessori di 1 o più millimetri, il PLA va smaltito nella raccolta indifferenziata. Per dettagli, ti consiglio di leggere le linee guida del tuo specifico comune di residenza.
Rispetto all'ABS, il PLA è più pesante e meno resistente.
I vantaggi del PLA rispetto all'ABS sono che è estrudibile a temperature inferiori, da 180-210 °C, e non emette sostanze tossiche se estruso alle giuste temperature.
Non necessita del piano riscaldato e ha un indice di retrazione e deformazione del 2-3%. Per questo motivo, nel caso in cui si voglia stampare oggetti grandi e piuttosto lineari, è preferibile rispetto all'ABS.
A livello estetico, il PLA risulta appena più lucente rispetto all'ABS.
Per quanto riguarda la solubilità, il solvente dell'PLA è la soda caustica.
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PLA vs ABS, esiste un vincitore?
In conclusione, tra l'ABS e il PLA non ci sono vincitori e vinti. Un risultato prevedibile? Beh, credo proprio di sì!
Come dico sempre, la soluzione migliore va cercata tenendo a mente i propri obiettivi e i risultati che si voglono ottenere.
PLA e ABS sono due materiali che, pur essendo molto simili, hanno caratteristiche e potenzialità diverse. Bisogna conoscerli e sceglierli di volta in volta in base all'oggetto che si vuole ottenere e in base alle caratteristiche della propria stampante.
In sostanza, mi sbilancio:
Vuoi stampare in modo facile, veloce e limitando imprevisti? Ti consiglio il PLA.
Vuoi stampare un materiale resistente, con una bella finitura e sei dotato di una nuona stampante 3D? Ti consiglio l'ABS.
Buone stampe!
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