Supporti per la stampa 3D

La stampa 3D è una tecnologia innovativa che sta rivoluzionando il mondo della produzione additiva. Il motivo è in parte la sua capacità di creare parti e prodotti con modelli e disegni geometrici molto complessi. Tuttavia, ottenere questa complessità con la stampa 3D non è sempre facile. Spesso, infatti, è necessario aggiungere al progetto del pezzo dei supporti per la stampa 3D, in modo che la stampa risulti conforme alle aspettative e non fallisca durante il processo di stampa 3D.

Quando si tratta di pianificare l'incorporazione dei supporti di stampa 3D nel prossimo progetto di stampa, i progettisti di parti hanno spesso delle domande. In questa guida ai supporti di stampa 3D rispondiamo ad alcune delle domande più comuni, come quando utilizzare i supporti di stampa 3D, quali sono i diversi tipi di supporti disponibili, come rimuovere i supporti dopo la stampa e molto altro ancora!

La determinazione del momento in cui utilizzare i supporti di stampa 3D dipende in larga misura dal tipo specifico di tecnologia di stampa 3D utilizzata. Ad esempio, le stampanti 3D a deposizione fusa (FDM) estrudono il filamento strato per strato. Pertanto, se il progetto di stampa presenta una sporgenza che non ha un supporto intrinseco al di sotto, la stampa 3D non verrà realizzata correttamente. In questi casi, i supporti per la stampa 3D sono incredibilmente utili per i progettisti di pezzi. Altri esempi sono la sinterizzazione laser selettiva (SLS) e la stampa 3D multi jet fusion (MJF). Queste tecnologie di stampa 3D stampano con una polvere che circonda il pezzo e funge da supporto. In questi casi, i supporti non sono necessari quando si tratta di progettare il pezzo.

Un altro fattore da considerare per decidere quando utilizzare i supporti di stampa 3D è il grado di complessità del progetto del pezzo. Ad esempio, per le sporgenze è necessario valutare il grado di inclinazione. Se l'inclinazione è di 45 gradi o meno, la maggior parte delle stampanti FDM può stampare la sporgenza senza supporti. Se invece gli angoli di sporgenza sono superiori a 45 gradi, è necessario prevedere l'uso di supporti, altrimenti le sporgenze saranno probabilmente deformate. Un altro esempio comune è il caso in cui il progetto di un pezzo prevede un ponte su uno spazio tra due aree. Se questo ponte è più lungo di 5 mm, è probabile che sia necessario includere nel progetto strutture di supporto nella fessura.

Il tipo di supporto di stampa 3D da utilizzare dipende dal tipo specifico di tecnologia di stampa 3D scelta. Ad esempio, le tecnologie di stampa 3D FDM utilizzano supporti ad albero e a traliccio. I supporti a traliccio sono ottime opzioni per tenere le parti in posizione e costruire colonne, il che è particolarmente utile per le parti con forti sporgenze nei loro progetti. I supporti a traliccio sono estremamente diffusi per l'efficienza con cui possono essere prodotti e per l'elevato livello di compatibilità con la maggior parte delle parti stampate in 3D. 

Inoltre, i supporti ad albero, come dice il nome, iniziano con tronchi spessi e si assottigliano man mano che si avvicinano alla parte, come i rami di un albero. I supporti ad albero sono ideali per le parti che necessitano di una forma di supporto più selettiva, come i progetti che presentano sporgenze strettamente verticali.

Inoltre, se si utilizza una stampante 3D con due teste di estrusione, i supporti solubili sono un'opzione. Con i supporti solubili, i materiali dissolvibili come il limonene vengono estrusi insieme al materiale di stampa 3D. I supporti solubili sono un'ottima scelta se il budget lo consente perché possono essere lavati via semplicemente immergendoli in acqua.

Questi supporti dissolvibili sono la soluzione ideale per garantire un'ottima finitura superficiale perché eliminano la necessità di ulteriori passaggi durante la post-elaborazione, riducendo i tempi di realizzazione e i costi complessivi del progetto. È importante notare che il materiale di stampa 3D e il materiale di supporto solubile non possono essere estrusi insieme. Pertanto, se la vostra stampante 3D ha una sola testina di stampa, i supporti solubili non sono un'opzione.

Uno dei fattori più importanti da comprendere quando si parla di supporti per la stampa 3D è il modo in cui vengono rimossi dal pezzo dopo la stampa. Come già detto, la facilità di rimozione dei supporti può influire sui tempi e sui costi del progetto. Inoltre, maggiore è il numero di punti del pezzo collegati ai supporti, maggiore è la possibilità che si verifichino segni e rotture nei punti di supporto.

Ad esempio, i supporti a traliccio forniscono un supporto superficiale completo, ma sono difficili da rimuovere senza influire negativamente sulla qualità della superficie del pezzo. Al contrario, i supporti ad albero, che vengono utilizzati con maggiore parsimonia e in posizioni più precise, comportano un minor numero di punti di contatto sul pezzo e un processo di rimozione molto più semplice.

Al termine della stampa, le pinze possono essere utilizzate per ruotare, afferrare ed estrarre con cautela i supporti dalla stampa. Inoltre, se il supporto da rimuovere è più grande e facilmente accessibile, è possibile iniziare a rimuoverlo con le dita. Dopo aver rimosso i supporti, se l'estetica è importante, è possibile carteggiare le aree del pezzo che erano a contatto con i supporti per creare una finitura superficiale liscia.

Sebbene i supporti per la stampa 3D permettano di creare parti più complesse, essi comportano alcuni svantaggi. L'uso dei supporti richiede una rimozione accurata, una potenziale post-elaborazione e un aumento dei tempi di realizzazione del progetto. A seconda del tipo di supporto di stampa 3D utilizzato, il suo livello di complessità e le sue dimensioni incideranno sui tempi di produzione complessivi. A questo proposito, i tipi di supporto per alberi possono essere più impegnativi per la stampante. Inoltre, è necessario prendere in considerazione le fasi di post-elaborazione che potrebbero essere necessarie (a seconda dell'uso previsto), poiché la rimozione del supporto e la levigatura possono richiedere un certo impiego di manodopera.  

Oltre all'aumento dei tempi di consegna, un altro aspetto negativo associato ai supporti di stampa 3D è il loro costo. In realtà, i supporti per la stampa 3D richiedono l'utilizzo di più materiale per il progetto. Ad esempio, se nel progetto sono presenti forti sporgenze e sono necessari supporti a traliccio, si può arrivare a spendere una cifra considerevole per il materiale utilizzato per creare i supporti. A causa dell'aumento dei tempi e dei costi associati alla stampa 3D dei supporti, esistono alcune alternative da prendere in considerazione per il vostro prossimo progetto di stampa 3D.

Per alcuni progettisti di parti, i tempi di consegna e i costi aggiuntivi associati ai supporti di stampa 3D sono troppo onerosi. In questi casi, esistono opzioni alternative che si possono esplorare con gli slicer 3D e la stampante 3D.

Quando si tratta di creare supporti per le parti stampate in 3D, l'ideale è bilanciare lo spessore e la densità dei supporti con la velocità effettiva di raffreddamento. In altre parole, più a lungo i supporti sono esposti al calore elevato, più tempo impiegheranno a raffreddarsi e più aderiranno alla stampa. Pertanto, più si riesce a raffreddare i supporti, più sarà facile rimuoverli. Oltre a seguire metodi di raffreddamento adeguati, anche la densità dei supporti di stampa 3D influisce sulla loro temperatura. Per questo motivo, se si ha la possibilità di ridurre la densità dei supporti, questi rilasceranno più facilmente il calore.

È qui che gli slicer 3D possono aiutarvi ad apportare preziose modifiche. Uno slicer per la stampa 3D prepara il vostro progetto per la stampante 3D creando un codice G. Uno slicer 3D taglia il modello in strati 2D e fornisce alla stampante 3D le istruzioni di codifica per la stampa di ciascuna fetta. Gli slicer 3D sono utilizzati solo per le stampanti 3D desktop. Per i servizi commerciali di stampa 3D online, gli slicer 3D non sono necessari e il processo è quindi molto più semplice.

Tuttavia, è necessario tenere presenti alcune importanti considerazioni sulla progettazione del supporto. Tra queste, la determinazione dell'orientamento più coerente per la creazione del supporto. Forse avete già tentato di regolare l'orientamento della vostra parte, ma ha ancora bisogno di molti supporti. In questo caso, si può provare a modificare le sporgenze. Inoltre, si potrebbe considerare la possibilità di separare il progetto in due componenti distinti. Lo svantaggio di questo approccio è che si dovrà aggiungere del tempo per l'assemblaggio dopo la stampa. Un'altra alternativa è quella di utilizzare una tecnologia di stampa 3D diversa che non richieda l'uso di supporti. Ad esempio, le stampanti 3D SLS consentono ai progettisti di ottenere geometrie complesse senza l'uso di supporti di stampa 3D.