Tra le tecnologie di stampa 3D, la stampa 3D a resina si è affermata come una delle soluzioni più utilizzate in campo industriale, questo perché favorisce la realizzazione di pezzi molto precisi e resistenti.
La stampa 3D a resina, conosciuta comunemente e in modo improprio come stereolitografia, è un processo di produzione additiva che consente di creare oggetti tridimensionali strato dopo strato utilizzando resina fotosensibile.
A differenza della stampa 3D a filamento, che utilizza filamenti di materiale termoplastico, la stampa 3D a resina sfrutta una resina liquida che viene solidificata tramite l'esposizione a una fonte di luce o a un laser ad alta potenza.
In questo articolo esploriamo la stampa 3D a resina, entrando nel dettaglio delle metodologie più utilizzate e, infine, concentrandoci sui processi più comuni in assoluto: stampa SLA (Stereolitografia) e DLP (Digital Light Processing).
In questa guida:
> Come funziona la stampa 3D a resina
> Tecnologie di stampa 3D a resina
> Differenze tra stampa 3D a resina e stampa 3D a filamento
> Differenze tra SLA e DLP
> Post produzione nella stampa 3D a resina
> Service di stampa 3D a resina
> Le 5 migliori stampanti 3D a resina
> Software per stampa 3D a resina
> Conclusioni
Come funziona la stampa 3D a resina
La stampa 3D a resina è possibile grazie ad un processo di polimerizzazione in vasca.
Praticamente, una sorgente di luce polimerizza in modo selettivo una resina fotopolimerica raccolta in una vasca facendola indurire. Questo processo viene ripetuto strato dopo strato fino a formare l'oggetto 3D.
Come potrai immaginare, si tratta di un processo molto preciso. Questo per almeno due motivi:
- il materiale di stampa si trova allo stato liquido e, di conseguenza, e facile da lavorare a piccolissime dimensioni;
- la fonte che indurisce il materiale liquido - resina - è estremamente puntuale in quanto si tratta di una fonte luminosa e, potenzialmente, di un singolo raggio luminoso molto preciso.
In linea di massima possiamo affermare che la precisione delle stampanti 3D a resina dipende dalla qualità delle componenti da cui la stampante 3D è composta.
Nella stampante 3D a resina abbiamo infatti una serie di componenti fondamentali e che, insieme, eseguono il processo di stampa.
Di seguito ti lascio una descrizione accurata delle principali componenti di una stampante 3D a resina.
Serbatoio di resina
Il serbatoio di resina è una vasca che contiene la resina liquida fotosensibile. È realizzato con un materiale trasparente, come il vetro o l'acrilico, in modo da consentire la trasmissione della luce necessaria per solidificare la resina.
Piano di stampa
Il piano di stampa è la superficie su cui l'oggetto viene stampato. Solitamente è dotato di un meccanismo di sollevamento o abbassamento controllato che permette di creare gli strati successivi dell'oggetto. Può essere realizzato in metallo o altro materiale resistente alla resina.
Sistema di controllo dei movimenti
Le stampanti 3D a resina sono dotate di un sistema di controllo dei movimenti che gestisce la posizione e il movimento della testina di stampa o della luce di solidificazione. Questo sistema consente di spostare la testina o la luce in direzioni precise per creare gli strati dell'oggetto.
Testina di stampa o luce di solidificazione
La testina di stampa, utilizzata nelle stampanti 3D a resina SLA, è dotata di un laser ultravioletto che solidifica la resina punto per punto, seguendo le istruzioni del modello digitale. Nelle stampanti 3D a resina DLP, invece, è presente una luce di solidificazione, come un proiettore o un array di LED, che solidifica interi strati in un solo passaggio.
Sistema di esposizione
Il sistema di esposizione è responsabile della generazione della luce necessaria per solidificare la resina. Può includere un laser ultravioletto, un proiettore o un array di LED, a seconda della tecnologia di stampa utilizzata.
Unità di controllo
L'unità di controllo è il "cervello" della stampante 3D a resina. Gestisce tutte le operazioni della stampante, come il controllo dei movimenti, l'esposizione della luce, la temperatura e altre impostazioni. Spesso è basata su un microcontrollore o un computer integrato.
Interfaccia utente
L'interfaccia utente è il punto di interazione tra l'utente e la stampante 3D a resina. Può essere costituita da un display touchscreen, pulsanti o una connessione a un computer. Attraverso l'interfaccia utente, è possibile controllare le impostazioni di stampa, caricare i file di progettazione e monitorare il progresso della stampa.
Alimentazione e sistema di raffreddamento
La stampante 3D a resina richiede un'alimentazione elettrica per alimentare le componenti elettroniche e i motori. Inoltre, spesso è presente un sistema di raffreddamento per evitare il surriscaldamento delle componenti, come il laser o la luce di solidificazione. Allo stesso tempo, nelle macchine più evolute è presente un sistema di riscaldamento della camera di stampa.
Queste sono le componenti comuni a tutte le stampanti 3D a resina. Tuttavia, ricorda sempre che le specifiche e le caratteristiche esatte possono variare tra i modelli e i produttori di stampanti. Inoltre, le caratteristiche e le componenti variano in base alla tecnologia usata, proprio come vedrai dal prossimo capitolo 😉
Tecnologie di stampa 3D a resina
Le tecnolgie di stampa 3D a resina sono diverse e permettono di ottenere risultati diversi tra loro anche se, in fondo, il processo alla base risulta essere - quasi - lo stesso.
Di seguito ti elenco le principali tecnologie di stampa 3D a resina, aggiungendo una descrizione dettagliata del loro funzionamento e dei materiali utilizzabili.
Stereolithography (SLA)
La stampa 3D SLA utilizza un laser ultravioletto per solidificare strato dopo strato una resina fotosensibile liquida. Il processo avviene all'interno di un serbatoio di resina. Il laser segue le istruzioni di un modello digitale e indurisce la resina in punti specifici, creando uno strato solido dell'oggetto desiderato.
Una volta solidificato, lo strato si aggrappa su un piano di costruzione e si ripete il processo per formare gli strati successivi fino al completamento dell'oggetto.
I materiali utilizzabili nella stampa SLA includono resine acriliche, epossidiche e fotosensibili specifiche per applicazioni dentali o di prototipazione rapida.
Digital Light Processing (DLP)
La stampa 3D DLP utilizza una sorgente di luce, come un proiettore o un array di LED, per indurire strato dopo strato una resina fotosensibile liquida. A differenza della stampa SLA, in cui un laser indurisce la resina punto per punto, la stampa DLP solidifica un intero strato in un solo passaggio.
La luce proiettata crea un'immagine dell'oggetto desiderato sulla vasca di resina, e l'area esposta viene solidificata. Questo processo si ripete per ciascuno degli strati successivi fino al completamento dell'oggetto.
Le resine utilizzabili nella stampa DLP sono simili a quelle utilizzate nella stampa SLA, come le resine acriliche, epossidiche, diuretaniche e fotosensibili.
Continuous Liquid Interface Production (CLIP)
La tecnologia CLIP combina i principi della stampa 3D SLA e DLP. Utilizza una vasca di resina liquida fotosensibile e una luce ultravioletta proiettata attraverso una finestra di ossidazione permeabile all'ossigeno.
La luce crea una sottile "cuffia" di polimerizzazione sopra la finestra di ossidazione, separando la resina liquida dall'oggetto in costruzione. Il processo di stampa avviene in un ambiente controllato in cui la resina viene costantemente fornita e la piattaforma di costruzione si muove verso l'alto, sollevando l'oggetto dal liquido.
I materiali utilizzati nella tecnologia CLIP includono resine fotosensibili e termoplastiche che possono essere funzionalizzate per diverse applicazioni specifiche.
Digital Vat Photopolymerization (DVP)
La tecnologia DVP è simile alla stampa SLA, ma utilizza un proiettore digitale a LED per indurire strato dopo strato una resina liquida fotosensibile.
La luce emessa dal proiettore crea un'immagine del modello desiderato sulla vasca di resina, solidificando gli strati successivi dell'oggetto. La piattaforma di costruzione si sposta verso l'alto man mano che gli strati vengono solidificati, permettendo la formazione dell'oggetto completo.
Le resine utilizzate nella tecnologia DVP includono resine fotosensibili che possono essere adatte a una vasta gamma di applicazioni industriali.
Differenze tra stampa 3D a resina e stampa 3D a filamento
La stampa 3D a resina e la stampa 3D a filamento sono due tecniche di produzione additiva che utilizzano approcci diversi per creare oggetti tridimensionali. Le differenze sono sostanziali!
La stampa 3D a resina utilizza una resina liquida fotosensibile che viene solidificata tramite esposizione a una luce ultravioletta o visibile. D'altra parte, la stampa 3D a filamento utilizza un filamento termoplastico solido, come PLA (acido polilattico) o ABS (acrilonitrile butadiene stirene), che viene fuso e depositato strato dopo strato per creare l'oggetto desiderato.
Nel caso della stampa 3D a resina, la resina liquida viene solidificata strato dopo strato mediante esposizione a una luce UV o visibile. Invece, nella stampa 3D a filamento, il filamento termoplastico viene fuso e depositato attraverso una testina di stampa che si muove lungo gli assi X, Y e Z per creare l'oggetto.
La stampa 3D a resina è nota per la sua capacità di produrre oggetti con dettagli molto fini e una migliore precisione, grazie al processo di solidificazione strato per strato tramite una luce focalizzata. La stampa 3D a filamento, d'altra parte, può avere un dettaglio leggermente inferiore, poiché il filamento termoplastico fuso può creare strati meno precisi rispetto alla solidificazione della resina.
La stampa 3D a resina può essere più lenta rispetto alla stampa 3D a filamento, a causa del tempo necessario per solidificare la resina strato per strato. La stampa 3D a filamento, invece, può essere più rapida poiché il filamento termoplastico fuso può essere depositato più velocemente.
Entrambe le tecniche hanno un'ampia gamma di applicazioni. La stampa 3D a resina è spesso preferita per la produzione di oggetti con dettagli fini, come gioielli, prototipi industriali, modelli architettonici e componenti dentali. La stampa 3D a filamento, invece, viene comunemente utilizzata per prototipazione rapida, creazione di parti funzionali, modellistica e anche per la produzione di oggetti più grandi e robusti.
In definitiva, sia la stampa 3D a resina che la stampa 3D a filamento offrono vantaggi e vantaggi specifici a seconda delle esigenze dell'applicazione. La scelta tra le due dipende dalle caratteristiche desiderate dell'oggetto finale, dalle dimensioni, dai dettagli richiesti e dai materiali utilizzati.
Differenze tra SLA e DLP
Le differenze tra SLA e DLP risiedono principalmente nella tecnologia di solidificazione della resina.
Il punto è che, a causa di questa differenza, derivano tutta una serie di ulteriori caratteristiche di stampa che, effettivamente, vanno a cambiare i risultati ottenibili e, di conseguenza, anche le aspettative di chi le utilizza.
Per semplificare quindi, ecco tre differenze principali tra la stampa 3D SLA (Stereolithography) e la stampa 3D DLP (Digital Light Processing):
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Tecnologia di solidificazione: La differenza chiave tra la stampa 3D SLA e la stampa 3D DLP riguarda la tecnologia di solidificazione utilizzata. Nella stampa 3D SLA, la resina liquida viene solidificata strato per strato utilizzando un laser ultravioletto che indurisce la resina esposta alla luce. D'altra parte, nella stampa 3D DLP, viene utilizzata una luce di solidificazione, come un proiettore o un array di LED, per solidificare interi strati di resina simultaneamente.
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Velocità di stampa: La tecnologia DLP tende ad essere più veloce rispetto alla SLA. Poiché la DLP solidifica interi strati in un solo passaggio, può completare la stampa di un oggetto più rapidamente rispetto alla SLA, che richiede la scansione laser punto per punto. Tuttavia, la velocità effettiva può variare a seconda delle specifiche della stampante e delle impostazioni di stampa utilizzate.
- Precisione e dettaglio: La stampa 3D SLA è spesso considerata più precisa e in grado di produrre dettagli più fini rispetto alla stampa 3D DLP. Poiché la SLA utilizza un laser focalizzato per indurire la resina punto per punto, offre una maggiore precisione e dettaglio nei modelli stampati. D'altra parte, la DLP solidifica interi strati contemporaneamente, il che può portare a una risoluzione leggermente inferiore e meno dettagli rispetto alla SLA.
Post produzione nella stampa 3D a resina
La post produzione nella stampa 3D a resina si riferisce alle attività che vengono eseguite sull'oggetto stampato una volta completata la fase di stampa. Queste attività mirano a migliorare l'aspetto estetico, le proprietà meccaniche o funzionali dell'oggetto e a prepararlo per l'uso finale.
Come prima cosa, a fine stampa vanno rimossi i supporti. Durante il processo di stampa 3D a resina, è spesso necessario utilizzare supporti temporanei per sostenere parti complesse o salienti dell'oggetto. Dopo la stampa, i supporti vengono rimossi manualmente o mediante l'utilizzo di strumenti come pinzette, tronchesi o lame. Questo processo richiede attenzione per evitare di danneggiare l'oggetto.
Una volta rimossi i supporti, è necessario procedere con una fase di pulizia e lavaggio. L'oggetto stampato può essere immerso in una soluzione di detergenti o alcool isopropilico per rimuovere eventuali residui di resina non solidificata. Questo processo aiuta a pulire l'oggetto e a migliorarne l'aspetto finale.
Subito dopo la fase si lavaggio, abbiamo la fase di solidificazione della resina. La resina utilizzata nella stampa 3D richiede una fase di polimerizzazione completa per ottenere le proprietà desiderate. Dopo la stampa, l'oggetto può essere sottoposto a un'ulteriore esposizione alla luce UV attraverso una camera di polimerizzazione o una lampada UV. Questo processo aiuta a solidificare completamente la resina e a migliorare la sua resistenza e durezza.
Già arrivati a questo punto, nella maggior parte dei casi la post produzione è conclusa. Chi cerca però i migliori risultati procede con ulteriori passaggi di pulizia e finitura.
Infatti, a seconda dell'aspetto desiderato dell'oggetto stampato, possono essere eseguite operazioni di finitura superficiale. Questo può includere la levigatura, la carteggiatura o la lucidatura dell'oggetto per ottenere una superficie liscia e priva di imperfezioni. Inoltre, possono essere applicati rivestimenti o vernici per migliorarne l'estetica o aggiungere proprietà protettive.
Infine, posso essere fatti trattamenti speciali. A seconda delle esigenze specifiche dell'applicazione, possono essere applicati trattamenti speciali sull'oggetto stampato. Ad esempio, per le applicazioni dentali, potrebbe essere necessario un processo di sbiancamento o una rifinitura specifica. Per i gioielli, potrebbe essere necessaria una placcatura o una finitura particolare.
La post produzione nella stampa 3D a resina è importante per ottenere risultati finali di alta qualità. Queste tecniche consentono di perfezionare l'aspetto e le prestazioni dell'oggetto stampato, rendendolo pronto per l'uso finale o per ulteriori processi come l'assemblaggio o l'incorporazione in un prodotto finito.
Service di stampa 3D a resina
Hai un modello 3D da realizzare a resina ma non hai a disposizione una stampante? Beh, qui ho la soluzione per te.
Il modo più veloce e meno costoso per realizzare un modello in resina è utilizzare un service di stampa 3D.
Un service di stampa 3D a resina è un'azienda o un fornitore di servizi che offre la possibilità di stampare oggetti in 3D utilizzando la tecnologia a resina. Si tratta di aziende molto grandi e strutturate, che permettono di stampare con tecnologie diverse e che forniscono un servizio professionale di alto livello.
I service di stampa oggi hanno un funzionamento molto veloce e diretto.
PCBWay è uno dei service di stampa 3D online più completi ed efficienti, ti permette di inviare l'ordine di stampa in pochi click selezionando nel dettaglio le caratteristiche che il componente dovrà avere.
Ecco come funziona.
E' sufficiente caricare il file digitale del modello 3D che desidera stampare tramite un sistema drag and drop sul sito web del service per iniziare subito a inserire le caratteristiche con cui vuoi che venga realizzato il tuo modello.
Il sistema automatico effettuerà un'analisi del file, assicurandosi che sia stampabile con la tecnologia da te scelta. Questo può includere la valutazione dell'orientamento ottimale dell'oggetto, la verifica della presenza di parti troppo sottili o sporgenze complesse che richiedono supporti di stampa, e la valutazione delle dimensioni e delle caratteristiche dell'oggetto.
In seguito potrai scegliere i materiali e ulteriori dettagli che andranno a definire il prezzo finale di realizzazione. Infatti, l'ultimo step sarà quello di verifica del preventivo e di conferma dell'ordine
Il sistema riceverà il tuo ordine e inizierà a processarlo per la realizzazione, la quale di solito avviene in qualche giorno lavorativo.
Se sei un utilizzatore del software di modellazione 3D FreeCAD, usare PCBWay è ancora più veloce e conveniente. L'azienda ha collaborato con FreeCAD e realizzato un plugin che permette di inviare file di stampa senza esportare nulla: non devi fare altro che selezionare le componenti da realizzare e cliccare sull'icona di FreeCAD.
Il sistema rimanda in automatico al service online di PCBWay, dove i modelli 3D sono caricati in pochi secondi e puoi finire la configurazione dei dettagli di stampa.
Con questo sistema l'uso del service di stampa online diventa estremamente efficiente.
Le 5 migliori stampanti 3D a resina
Arrivati a questo punto, penso che la stampa 3D a resina non dovrebbe più esserti sconosciuta 🙂
Una cosa è certa: dovresti aver capito che la tecnologia di stampa da usare per realizzare i tuoi modelli varia in base ai modelli stessi. Alcuni avrà senso realizzarli in FDM, altri a resina.
Una cosa però devo dirla... le stampanti 3D a resina non sono poi così costose e, se pensi che averne una in laboratoria sia una buona idea, sappi che non sarà un grosso problema. Online puoi ottime macchine che possono davvero darti grandi soddisfazioni.
In questa guida trovi una selezione delle migliori stampanti 3D a resina. Fanne buon uso:
Software per la stampa 3D a resina
Quando si cercano informazioni sui software per la stampa 3D a resina, anche online, si trovano pochissime informazioni.
Fortunatamente qui abbiamo una guida anche per questo: scoprirai quali sono i software di modellazione e slicing più comuni, così da scegliere quello che fa meglio per te:
Conclusioni
La stampa 3D a resina, sia tramite il processo SLA che il processo DLP, rappresenta una vera e propria opportunità in tanti campi industriali.
Si tratta in ogni caso di una tecnologia più elaborata e costosa rispetto alla stampa 3D a filamento e, in genere, è facile cadere in problematiche di delaminazione o warping.
Per questo motivo, se stampi a casa tua con una stampante 3D a resina, ti consiglio di dare un'occhiata alla mia guida completa alla risoluzione dei problemi più comuni della stampa 3D. Non te ne pentirai 🤠
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