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Tecnologia FDM vs PolyJet: quale scegliere?

Come individuare quale delle due tecnologie di stampa 3D di Stratasys, tra le più diffuse e apprezzate in ambito professionale, è più adatta alle nostre esigenze? Ecco una guida per non sbagliare.

Parlando di fabbricazione additiva, possiamo dire che due delle più avanzate ed efficaci tecnologie di stampa 3D presenti oggi sul mercato sono FDM® (Fused Deposition Modeling) e PolyJet®, entrambe di casa Stratatasys. Esse differiscono prima di tutto nel modo in cui l’oggetto viene costruito. La tecnologia FDM permette la stampa di oggetti 3D attraverso la deposizione in strati di un filamento plastico fuso; la tecnologia PolyJet utilizza invece fotopolimeri liquidi che solidificano in sottilissimi strati grazie a raggi UV.

La gamma di stampanti 3D che sfruttano queste tecnologie è molto ampia e spazia da piccole stampanti 3D desktop, con costi contenuti, ai sistemi di produzione 3D di grande formato; con queste tecnologie si possono stampare modelli 3D estremamente precisi e dettagliati, così come oggetti resistenti e duraturi, sia per la realizzazione di prototipi che per la produzione di parti finite.

La tecnologia FDM e la tecnologia PolyJet sono quindi due tecnologie di stampa 3D ben distinte che possono offrire vantaggi differenti benché, in alcuni casi, l’utilizzo di entrambe le tecnologie permetta di ottenere risultati ottimali nel Digital Manufacturing, anche grazie a una vasta possibilità di applicazioni.

Quali sono quindi i criteri di valutazione principali per scegliere la tecnologia di stampa 3D più adatta alle nostre esigenze?

Molto spesso la giusta soluzione è il frutto del giusto equilibrio tra i materiali disponibili, le caratteristiche che vogliamo ottenere per le parti stampate in 3D e l’economia di gestione della stampante 3D.

Partiamo considerando i materiali.

La disponibilità di un’ampia gamma di materiali è un elemento importante da considerare per individuare la di stampa 3D più adatta alle nostre esigenze. Le stampanti 3D professionali di solito dispongono di una gamma di materiali più ampia rispetto alle stampanti 3D economiche. Ad esempio, tra le stampanti 3D con tecnologia FDM, le MakerBot possono stampare con materiale ABS o PLA mentre le Stratasys possono stampare con filamenti termoplastici che vanno dal ABS standard ai materiali con proprietà meccaniche, fisiche e chimiche elevate; per citarne alcuni tra questi troviamo Ultem 1010, Nylon 12, Policarbonato (PC), particolarmente apprezzati nelle applicazioni industriali dei settori automobilistico, aerospaziale, medicale.

I materiali FDM consentono generalmente di ottenere parti precise e resistenti, con caratteristiche che restano inalterate per lungo tempo e in grado di sopportare sforzi senza deformarsi.

Un punto di forza della tecnologia PolyJet è la possibilità di stampare oggetti a colori e multi-materiale; tra i materiali d stampa 3D disponibili troviamo fotopolimeri in grado di simulare le proprietà fisiche, chimiche e meccaniche di materiali industriali come l’ABS ma anche gomma e trasparente, così come materiali biocompatibili che permettono il contatto con alimenti o mucose per un certo periodo di tempo.

Tra i materiali biocompatibili quelli specifici per l’odontoiatria vengono usati, ad esempio, per realizzare impianti di prova e guide chirurgiche. I sistemi di stampa 3D basati su tecnologia PolyJet hanno la capacità unica di mixare fino a tre differenti fotopolimeri di base in un unico processo di stampa, il che permette di creare direttamente in fase di stampa centinaia di materiali digitali per simulare i prodotti finali con estremo realismo. Per questa ragione la tecnologia PolyJet è particolarmente apprezzata per la realizzazione di prototipi realistici e con dettagli di qualità elevata appena usciti dalla stampante, senza bisogno di eseguire laboriose operazioni di post processing sul modello stampato in 3D. Questo si rivela particolarmente utile per applicazioni nel settore dei beni di consumo, del fashion design, del medicale, dello stampaggio di materie plastiche.

Concentriamoci ora sulle proprietà estetiche e meccaniche che dovranno avere le parti stampate.

Per stabilire quale tra FDM e PolyJet sia la tecnologia di stampa 3D più adatta alle nostre esigenze, dobbiamo avere ben chiaro come dovranno essere i pezzi stampati in termini di finitura superficiale, qualità dei dettagli, accuratezza, robustezza, dimensioni.

Le stampanti 3D PolyJet permettono di ottenere pezzi stampati con superfici subito lisce. Basta una leggera levigatura per ottenere superfici perfettamente uniformi e lucide, pronte per essere trattate anche con processi che rivelerebbero subito la minima imperfezione come l’elettro placcatura per ottenere un effetto specchio. Le stampanti 3D PolyJet sono preferibili quando si debbono stampare prototipi con dettagli molto piccoli poiché la qualità di stampa è molto elevata grazie alla risoluzione che arriva a 16 micron.

Questo non accade se si utilizza una stampante 3D FDM poiché i layer che vengono depositati via via durante l’estrusione del materiale danno luogo a superfici più rugose che rendono visibili gli strati depositati. Tale rugosità può essere eliminata con un post processing del pezzo stampato che può avvenire con lavorazioni manuali (carteggiatura, lisciatura mediante acetone o cianacrilati) oppure con apposite stazioni di finitura. L’impiego ideale della tecnologia FDM è per la produzione di parti la cui forma e dimensioni siano stabili nel tempo e se sottoposte a sforzi.

La dimensione delle parti da stampare non influisce sulla scelta in modo significativo poiché sia la tecnologia FDM che la PolyJet offrono sistemi in grado di soddisfare le diverse esigenze. Per entrambe la gamma di stampanti 3D disponibile oggi sul mercato offre un volume di stampa che va da un minimo di 127 x 127 x 127 mm dei modelli più piccoli, fino a 1000 x 800 x 500 mm dei sistemi di produzione.

Valutiamo infine gli aspetti operativi che incideranno sull’economia di utilizzo e di gestione del sistema per tenere sotto controllo i tempi di produzione e i costi. Gli elementi da considerare sono:

– la necessità o meno di un ambiente dedicato alla stampante 3D

– i tempi di preparazione per l’avvio di una stampa

– i tempi di post lavorazione una volta che il modello è stato stampato

– i costi del materiale e dell’eventuale supporto impiegati per la stampa

– la facilità d’uso del sistema, anche in relazione alla nostra capacità o voglia di dedicarvi tempo.

Le stampanti 3D FDM e PolyJet non richiedono generalmente ambienti dedicati essendo sistemi pensati per operare all’interno di un ufficio, anche se avere una zona dedicata alla stampa 3D, può risultare pratico. Se invece siamo orientati verso un grosso sistema di produzione come, ad esempio, la Stratasys Fortus 900mc o la Stratasys Objet1000 che hanno dimensioni imponenti, è necessario disporre di un ambiente idoneo, molto ampio e al piano terreno.

Le stampanti 3D professionali sono caratterizzate da una ingegnerizzazione che le rende facili da usare grazie agli strumenti e al software che sono i dotazione con la stampante. Naturalmente questo non ci esonera dal ricevere una formazione adeguata da parte di un tecnico specializzato che provveda anche all’installazione e al primo avviamento della stampante 3D, sia essa FDM o PolyJet.

Infine, se il budget è un aspetto di primaria importanza, è consigliabile orientarsi sulla tecnologia FDM grazie alla disponibilità di materiali economici, come l’ABS, e ai costi di ordinaria manutenzione leggermente inferiori rispetto alla tecnologia PolyJet.

Aziende che hanno adottato l’additive manufacturing per innovare i loro processi produttivi spesso utilizzano sia la tecnologia PolyJet che la tecnologia FDM per sfruttarne i rispettivi vantaggi. Così ha fatto, ad esempio, Floatility GmbH, una start-up tedesca che ha sviluppato e presentato un nuovo modello di scooter elettrico a tempo di record grazie alla stampa 3D.

PRESTAZIONI

TECNOLOGIA FDM

PRECISIONE

TECNOLOGIA POLYJET

Utilizzo di termoplastiche industriali Superfici levigate e dettagli accurati
Stampa 3D di parti robuste, stabili, durature Prototipi realistici, identici al prodotto reale
Proprietà meccaniche pari ai prodotti finali Stampa 3D a colori e multi-materiale
Supporta la qualità
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Davide Sher

Sono un giornalista professionista iscritto all'ODG dal 2002 e mi sono sempre occupato di comunicazione trade. Per 10 anni ho redatto una testata dedicata al mercato dei videogiochi e successivamente ho partecipato alla creazione del primo iPad magazine dedicato all'elettronica di consumo. Dal 2012, mi occupo esclusivamente di stampa 3D/manifattura additiva, che vedo come la più affascinante e reale delle tecnologie oggi agli albori ma che plasmeranno il nostro futuro. Ho fondato Replicatore.it nel 2013 e ho scritto come blogger per diversi siti internazionali. Nel 2016 ho fondato la mia società 3dpbm (www.3dpbm.com), con base a Londra, che offre servizi di supporto alle aziende che vogliono comunicare, sia in Italia che nel mondo, i loro prodotti legati alla manifattura additiva. Oggi pubblichiamo diverse testate internazionali tra cui 3D Printing Media Network (il nostro sito editoriale internazionale), 3D Printing Business Directory (la più grande directory al mondo di aziende legate alla stampa 3D), Replicatore.it, Replicador.es e 3D Printing Media Network Chinese Version. Inoltre sono Senior Analyst di SmarTech Analysis, una delle più importanti realtà al mondo attive nella rilevazione di dati e previsioni di mercato relative ai vari segmenti verticali dell'industria della manifattura additiva.

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