Negli ultimi mesi stiamo assistendo ad una diffusione sempre più marcata di macchine di stampanti 3D a resina. Questo è reso possibile dall’entrata nel mercato “resina” di produttori cinesi che portano sul mercato prodotti dai prezzi davvero accattivanti, anche per l’amatore.
Ma di che cosa si tratta e come funzionano queste macchine? Il processo additivo parte da un liquido che è un mezzo continuo, al contrario dei sistemi FDM; Questo permette di raggiungere intrinsecamente risultati migliori in termini di finiture superficiali e rugosità.
La resina è composta da monomeri e additivi che quando sono esposti ad una radiazione luminosa ultravioletta (tipicamente 405 nm) polimerizzano creando un solido.
Esistono tre diversi approcci alla struttura di un macchinario di questo tipo:
- Top Down o “a vasca piena”: il processo ciclico di costruzione parte con la sorgente luminosa che polimerizza la resina sul pelo libero del fluido, quindi la piattaforma discende all’interno della vasca di costruzione dell’altezza di uno strato e infine un braccio livella il liquido per renderlo uniforme.
- Bottom Up: la sorgente UV illumina la resina attraverso il fondo della vasca di costruzione (che deve essere trasparente) quindi la piattaforma di costruzione sale verso l’alto con un movimento di qualche cm tale per distaccare il componente dal fondo della vasca, per poi tornare alla posizione di costruzione.
- CLIP: il sistema presenta una configurazione simile al Bottom Up ma la sua peculiarità è il fondo della vasca. Esso infatti è permeabile all’ossigeno e permette una costruzione continua e non per strati come le altre due tipologie precedenti. La piattaforma infatti, si muove con velocità costante e non per strati.
Ognuna di queste soluzioni presenta vantaggi e svantaggi che hanno determinato la predominanza dei sistemi Bottom Up nelle macchine di fascia consumer. Questo perché il CLIP presenta costi molto più elevati, determinati dalla membrana semipermeabile e dalla tecnologia, mentre il top down necessità di una vasca piena di resina per poter operare e visti i prezzi al litro della materia prima (da 50 a 100+€/L) non risulta efficace a livello di costi.
Ovviamente anche se è l’approccio Bottom Up è il più cost-effective, ha dei difetti intrinsechi. In primis l’azione di separazione del componente dal fondo della vasca (peeling), può generare forze tali da staccare il pezzo dalla piattaforma di costruzione determinando l’interruzione del job. Inoltre le dimensioni del componente che si intende costruire devono rimanere contenute per limitarne il peso, poiché anch’esso agisce favorendo il distacco del pezzo dalla piattaforma. Infine il livello della resina deve essere monitorato per evitare che tutta la resina liquida venga usata dal processo, durante job lunghi.
Categorie delle stampanti 3D a resina
Le stampanti 3D a resina si dividono ulteriormente per la tecnica usata per esporre lo strato da indurire alla luce ultravioletta. Da questa suddivisione nascono spesso e volentieri malintesi nel definire una o l’altra stampante.
- Laser SLA: la sorgente di luce UV è un laser fisso che viene movimentato da due galvanometri (specchi) per raggiungere tutti i punti del piano XY di stampa (fondo della vasca). Lo strato viene esposto dal passaggio del laser che ha uno spot di dimensioni tra i 50 e i 100 micron.
- DLP SLA: la sorgente UV è un proiettore che invece di proiettare immagini e luce nelle frequenze del visibile, proietta radiazione UV solo nelle zone dove si vuole polimerizzare la resina. La risoluzione è un parametro fondamentale per limitare l’effetto voxel (pixel 3D) e per poter realizzare piccoli dettagli.
- MSLA: in questa soluzione la sorgente è uniforme e tra essa e il fondo della vasca è interposto un display LCD. Quest’ultimo può diventare trasparente o opaco alla luce a seconda che si voglia esporre una determinata zona o no. Anche in questa soluzione la risoluzione del display influenzerà direttamente la qualità dei componenti prodotti.
In generale possiamo notare come più grandi pregi/difetti: la diversa velocità di stampa, più elevata nel caso di DLP e MSLA in quanto viene esposto un intero layer alla volta, che si contrappone a potenze minori della sorgente UV e la precisione in xy è dettata dalla risoluzione del proiettore/LCD. Inoltre, nel caso del DLP possibili problemi ad ottenere un’esposizione uniforme ai bordi dell’area di costruzione.
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