Stampa 3D FDM e PolyJet SCOPRI QUAL È LA TECNOLOGIA GIUSTA PER LA TUA APPLICAZIONE

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1 Stampa 3D FDM e PolyJet SCOPRI QUAL È LA TECNOLOGIA GIUSTA PER LA TUA APPLICAZIONE di Fred Fischer La modellazione a deposizione fusa (FDM ) e PolyJet sono due delle tecnologie di fabbricazione additiva o stampa 3D più avanzate ed efficaci oggi disponibili. Con una gamma che spazia dai dispositivi di modellazione desktop più convenienti ai sistemi per uso industriale di grandi dimensioni, che richiedono un investimento in conto capitale, queste tecnologie permettono di produrre da modelli con dettagli fini e precisi a parti di produzione robuste e durature. Pur essendoci alcune sovrapposizioni in termini di applicazioni e vantaggi, queste due piattaforme tecnologiche rimangono distinte ed offrono benefici diversi. Capire le differenze è fondamentale per selezionare la tecnologia giusta per la tua applicazione, le tue esigenze e i tuoi vincoli. THE 3D PRINTING SOLUTIONS COMPANY

2 Stampa 3D FDM e PolyJet SCOPRI QUAL È LA TECNOLOGIA GIUSTA PER LA TUA APPLICAZIONE Stampa 3D PolyJet Un carrello con quattro o più testine di stampa e lampade UV attraversa lo spazio di lavoro depositando minuscole gocce di fotopolimeri, materiali che si solidificano quando vengono esposti alla luce ultravioletta. Dopo aver stampato uno strato sottile di materiale, il processo si ripete fino a realizzare un oggetto 3D completo. Queste tecnologie affermate permettono di creare modelli o parti finite per una gamma di settori, dalla gioielleria all'architettura, dall'industria aerospaziale all'elettronica di consumo. I prezzi per l'allestimento completo per i sistemi che Processo FDM utilizzano queste tecnologie vanno da a oltre dollari. LE TECNOLOGIE Modellazione a deposizione fusa (FDM) Un filamento termoplastico viene alimentato, ad alta pressione, attraverso una testina riscaldata, ed esce sotto forma di filo sottile di plastica semifusa. In una camera riscaldata, questo processo di estrusione deposita un cordoncino continuo di plastica in moda da formare uno strato. Tale processo si ripete, strato per strato, per ottenere Processo PolyJet parti in termoplastica. STAMPA 3D FDM E POLYJET / 2

3 Stampa 3D FDM e PolyJet SCOPRI QUAL È LA TECNOLOGIA GIUSTA PER LA TUA APPLICAZIONE Aspetti operativi Velocità La velocità di costruzione, pur essendo una misura imperfetta delle prestazioni, tende ad essere una Dettaglio PolyJet Parti FDM durature priorità per molti. Sono troppi i fattori da considerare per fare generalizzazioni qualificate sulla velocità di qualsiasi tecnologia di fabbricazione additiva, incluse Si può davvero trovare la soluzione giusta per chiunque e per qualsiasi applicazione. Tant'è vero che molte aziende utilizzano entrambe le tecnologie per sfruttare i punti di forza di ciascun sistema. Per coloro che dispongono di un budget che costringe a scegliere solo un sistema è importante considerare gli aspetti operativi, le caratteristiche delle parti e i materiali a disposizione. FDM e PolyJet. In taluni casi, la tecnologia PolyJet è più veloce, ma questo non è sempre vero. Quando si valuta il tempo dalla preparazione del file alla realizzazione della parte finita considerando diversi lavori, si scopre che, in media, FDM e PolyJet presentano tempi totali molto simili (e molto competitivi). Per ulteriori informazioni sul tempo di costruzione, leggere il white paper Stratasys "The Truth About Speed: Is the Hare Really the Fastest?" (Tutta la verità sulla velocità: la lepre è davvero la più veloce?) CONFRONTO E CONTRAPPOSIZIONE Confrontando FDM e PolyJet sulla base di tre categorie si riescono a coprire i più comuni Durata della stampa (ore) Durata delle altre operazioni (ore) Esempio criteri decisionali. Gli aspetti operativi includono l'ambiente operativo, il flusso di lavoro e la Esempio tempistica. Le caratteristiche delle parti coprono gli elementi che riguardano la qualità del risultato. Per misurare la velocità in modo corretto, deve essere cronometrato l intero processo. Ad esempio, una stampa di 8 ore può inserirsi in un processo lungo 10, mentre una stampa di sole 4 ore può risultare in un processo lungo 12 ore. I materiali a disposizione determinano le proprietà fisiche ottenibili dai processi FDM e PolyJet. STAMPA 3D FDM E POLYJET / 3

4 Stampa 3D FDM e PolyJet SCOPRI QUAL È LA TECNOLOGIA GIUSTA PER LA TUA APPLICAZIONE Operazioni preliminari Entrambe le tecnologie offrono modalità di elaborazione iniziale dei file molto semplici. Bastano pochi clic del mouse per preparare file pronti per la stampa in meno di cinque minuti. Una differenza: le stampanti 3D di produzione FDM aggiungono controlli utente avanzati che permettono di regolare il processo di costruzione delle parti per Objet Studio è di facile utilizzo soddisfare gli specifici requisiti dell'applicazione. Tutti i parametri di costruzione sono modificabili dall'utente. A livello della macchina, entrambe FDM e PolyJet sono in grado di stampare parti entro 10 minuti dal caricamento del file. Operazioni successive FDM e PolyJet si somigliano per quanto riguarda la rimozione del materiale di supporto. Nel caso della tecnologia FDM, si può avere un processo completamente automatizzato di immersione delle parti in una vasca per la rimozione del supporto solubile, oppure una procedura manuale per l eliminazione dei supporti rigidi asportabili con semplici utensili manuali. PolyJet usa un materiale di supporto in simil-gel che prevede una rapida operazione manuale: basta spruzzare con un getto d acqua. Inoltre, recentissimi sviluppi della tecnologia Il software Insight per stampanti 3D FDM permette di controllare tutti i parametri di costruzione, come la densità di riempimento. PolyJet mettono a disposizione sulle macchine più avanzate il materiale di supporto SUP706, che si avvicina a quelli utilizzati con la tecnologia FDM. SUP706 si può usare su tutte le macchine PolyJet triplo getto e richiede un semplice processo ammollo-erisciacquo come nell FDM. SUP706 può anche essere rimosso manualmente tramite getto d acqua.. Nella selezione della tecnologia, è quindi importante valutare le esigenze operative della propria azienda. Ad esempio, c'è poco personale? In questo caso è meglio optare per un processo completamente automatizzato con FDM. Se è essenziale arrivare al risultato in tempi rapidi, allora è meglio scegliere PolyJet. STAMPA 3D FDM E POLYJET / 4

5 Stampa 3D FDM e PolyJet SCOPRI QUAL È LA TECNOLOGIA GIUSTA PER LA TUA APPLICAZIONE scarico (per le attività di post-processing). I sistemi FDM e PolyJet sono entrambi disponibili in formati compatti idonei per l'ambiente d'ufficio. Con una eccezione: i sistemi di maggiori dimensioni, Fortus 900mc e Objet 1000, occupano un Rimozione automatizzata del supporto con FDM Rimozione del supporto con PolyJet certo spazio e devono essere collocati in un'ampia area di lavoro. Ambiente d'ufficio Facilità d'uso Oltre alla semplicità dell'impostazione del file, vi Diversamente da alcune tecnologie di fabbricazione additiva, nessuna delle tecnologie Stratasys richiede laboratori ad accesso limitato e mascherine di protezione. Non c'è polvere che possa essere diffusa nell'aria, né queste tecnologie sono sensibili all'umidità e alla temperatura. Tutti i sistemi, inoltre, richiedono interventi idraulici ed elettrici minimi. Tutto quello che serve è l'energia elettrica e l'accesso alle tubature di erogazione dell'acqua e di sono una serie di altri fattori che rendono FDM e PolyJet facili da utilizzare. Cambio di materiale: basta rimuovere un materiale e inserire una nuova cartuccia nella stampante 3D. Impostazione di un lavoro: inserire il foglio di plastica su cui avverrà la costruzione (solo FDM), portare il sistema alla temperatura operativa, premere il pulsante di avvio e andarsene. Al termine: aprire lo sportello/la calotta e rimuovere le parti appena pochi secondi dopo il completamento del processo. Nella selezione della tecnologia, è quindi importante valutare le esigenze operative della propria azienda. STAMPA 3D FDM E POLYJET / 5

6 Stampa 3D FDM e PolyJet SCOPRI QUAL È LA TECNOLOGIA GIUSTA PER LA TUA APPLICAZIONE Inoltre, il costo totale del materiale per pollice cubo della parte è inferiore con FDM. A livello di cartuccia, le tecnologie hanno costi di materiale comparabili in termini di peso. Tuttavia, FDM offre un costo inferiore per parte perché necessita solo di una quantità minima di materiale di supporto. I sistemi PolyJet richiedono più materiale di supporto per trattenere le piccole gocce di liquido. Caratteristiche delle parti Finitura delle superfici PolyJet permette di ottenere, direttamente dalla PolyJet offre superfi ci lisce Spese operative Le spese operative sono leggermente più alte per PolyJet, quindi se il budget è la principale preoccupazione, FDM potrebbe essere la scelta migliore. stampante 3D, una superficie praticamente pronta per la verniciatura. Basta passare brevemente con carta abrasiva bagnata e levigare per ottenere una superficie liscia e lucida, pronta per qualsiasi processo, anche lavorazioni che non ammettono imperfezioni evidenti, come la galvanotecnica per una finitura a specchio. La voce che contribuisce maggiormente alle spese operative è quella dei consumabili, in termini di hardware e materiali. Per FDM si sostituiscono di routine i vassoi (o i fogli) di costruzione e gli ugelli di estrusione. Tuttavia, questi elementi sono meno costosi delle sofisticate testine di stampa sostituite ogni ore (o più) dei sistemi di stampa 3D PolyJet. Non è così per la tecnologia FDM. Il processo di estrusione può produrre righe visibili degli strati sulle pareti laterali e segni dei percorsi degli utensili sulle superfici superiore e inferiore. Queste imperfezioni possono essere eliminate, ma ciò richiede attività aggiuntive di post-processing, ad esempio una stazione di finitura automatizzata o operazioni manuali di finitura. STAMPA 3D FDM E POLYJET / 6

7 Accuratezza Per quanto riguarda la precisione dimensionale, le specifiche pubblicate mostrano che piattaforme FDM e PolyJet comparabili hanno risultati analoghi per quanto riguarda le dimensioni delle parti appena rimosse dal sistema. Tuttavia, col tempo e sotto carico, i materiali FDM sono dimensionalmente più stabili, aspetto critico se utilizzati per la produzione di parti finali. Dimensioni Nota: le seguenti specifiche sono state arrotondate per semplicità. Per i valori esatti, fare riferimento alle schede tecniche del prodotto. Le macchine PolyJet e FDM offrono volumi di costruzione che vanno da 127 x 127 x 127 mm (5 x 5 x 5 pollici) a 1000 x 800 x 500 mm (39 x 31 x 20 pollici) e opzioni comparabili per medie e grandi dimensioni. La differenza è solo nella categoria dei piccoli volumi. Con FDM, l'opzione d'ingresso da 127 x 127 x 127 mm è sufficientemente compatta da poter essere collocata sulla scrivania. La stampante 3D PolyJet più piccola, con un volume di costruzione da 240 x 200 x 150 mm, va preferibilmente collocata su un supporto accanto all'area di lavoro. Per le dimensioni massime delle parti, è importante considerare l'orientamento nella stampante 3D. Ad esempio, i due sistemi più grandi, FDM 900mc e Objet1000, hanno volumi di stampa analoghi, ma l'altezza massima ottenibile nel Fortus 900mc è 914 mm (36 pollici), mentre l'altezza massima per l'objet1000 è 508 mm (20 pollici). Per la larghezza è vero il contrario: il sistema Fortus 900mc offre 609 mm (24 pollici) e l'objet mm (31 pollici). Materiali Per molti, la principale differenza tra FDM e PolyJet è rappresentata dai materiali. Combinate assieme, le opzioni offerte arrivano a quasi 1.100, dalle termoplastiche reali alle resine similtermoplastica, dai materiali rigidi a quelli più flessibili, dagli opachi ai trasparenti. Per quanto riguarda il realismo dei prodotti, PolyJet soddisfa un ampio spettro di requisiti. Con i suoi materiali digitali (Digital Materials) unici e senza eguali (due o tre materiali fusi a livello della testina di stampa), le opzioni a disposizione sono oltre 1.000, con un'ampia gamma di tonalità e diversi gradi di trasparenza, resistenza, rigidità e flessibilità. Ad esempio, è possibile stampare parti in simil-gomma flessibile con livelli di durezza Shore A da 27 a 95. Un altro fattore che contribuisce al realismo dei prodotti è la stampa multi-materiale. Le parti possono avere fino a 82 proprietà di materiali distinte, con la possibilità di riprodurre in un unico lavoro di stampa applicazioni quali il sovrastampaggio in materiale flessibile di strutture rigide. Per disporre di un grande ventaglio di proprietà, PolyJet è la piattaforma migliore. STAMPA 3D FDM E POLYJET / 7

8 Materiali simil-gomma e trasparenti disponibili per PolyJet D'altro canto, se le applicazioni richiedono l'uso di termoplastiche reali, funzionali e durature, la scelta giusta è FDM. Tredici materiali a disposizione, dalle plastiche più comunemente utilizzate quali ABS e ASA, a materiali altamente avanzati come la resina ULTEM Le caratteristiche dei materiali includono: antistaticità, classificazione FST (Flame, Smoke and Toxicity), resistenza La fabbricazione additiva trova impiego nell'intero processo di sviluppo prodotto, dall'ideazione alla progettazione fino alla produzione, in settori che vanno dagli apparecchi medicali ai beni industriali. Ogni applicazione ha requisiti specifici e distinti, che determinano in ultima analisi quale sia lo strumento migliore tra le due tecnologie di stampa 3D FDM e PolyJet. chimica e resistenza alle alte temperature. FDM può creare anche modelli solubili per applicazioni di produzione complesse. Entrambe le tecnologie FDM e PolyJet offrono materiali bio-compatibili con certificazione USP classe VI e ISO Questi materiali possono essere usati per protesi acustiche, applicazioni dentali, guide chirurgiche e fissaggi, nonché nei processi alimentari e farmaceutici. PolyJet offre opzioni multi-colore STAMPA 3D FDM E POLYJET / 8

9 Materiale biocompatibile PolyJet Accoppiando FDM e PolyJet, Stratasys è in grado di gestire gran parte delle applicazioni in tutti i settori. Per coloro che hanno requisiti in linea con i vantaggi di FDM e altre esigenze che possono essere soddisfatte con PolyJet, la migliore alternativa potrebbe essere di seguire l'esempio Parti in termoplastica resistente FDM di altre aziende che hanno adottato entrambe le tecnologie. STAMPA 3D FDM E POLYJET / 9

10 Migliori proprietà Meccaniche, Chimiche e Termiche PC-ISO HIGH PERFORMANCE ULTEM 1010 RESIN PPSF ULTEM 9085 RESIN ENGINEERING FDM NYLON 12 PC PC-ABS Migliori proprietà Meccaniche, Chimiche e Termiche SR-110 SR-100 SR-30 Solubile ABS-M30i Medicali e Biocompatibili Rigido Statico Dissipativo PRESTAZIONI ABS-ESD7 TECNOLOGIA FDM Termoplastiche reali Parti robuste, stabili e durature Proprietà meccaniche del prodotto finale STANDARD ASA Digital ABS ABS-M30 RGD525 ABSplus Rigur ABSi Durus Rigido Opaco Vero Rigido Opaco Tango Simil plastica PRECISIONE TECNOLOGIA POLYJET Superfici lisce e dettagli fini Hearing Aid VeroDent Plus VeroDent MED610 Medicali e Biocompatibili Aspetto e consistenza del prodotto finale Stampa multi-materiale VeroClear RGD720 Rigido Trasparente SUP707 SUP706 ubile Le tecnologie Stratasys FDM e PolyJet offrono centinaia di opzioni per i materiali STAMPA 3D FDM E POLYJET / 10

11 Aspetti operativi Stampa 3D PolyJet Modellazione a deposizione fusa (FDM) Tempo di processo Operazioni preliminari Operazioni successive Ambiente d'ufficio Facilità d'uso Caratteristiche Finitura delle superfici Dettagli fini Precisione Dimensioni Materiali Rigido Flessibile Duraturo Trasparente Ad alte prestazioni Biocompatibile STAMPA 3D FDM E POLYJET / 11

12 STRATASYS.COM SEDI PRINCIPALI 7665 Commerce Way, Eden Prairie, MN (numero verde USA) (Intl) (Fax) 2 Holtzman St., Science Park, PO Box 2496 Rehovot 76124, Israele (Fax) EMEA REGIONAL OFFICE Airport Boulevard B Rheinmünster, Germany (Fax) emea@stratasys.com THE 3D PRINTING SOLUTIONS COMPANY Certificazione ISO 9001: , 2015 Stratasys Inc. Tutti i diritti riservati. Stratasys, il logo Stratasys, PolyJet, Objet, Objet24, Objet30, Objet30 Pro, Objet30 Prime, Eden, Objet Eden260V, Objet Eden260VS, Objet Eden350V, Objet Eden500V, Connex, Objet260 Connex1, Objet260 Connex2, Objet260 Connex3, Objet350 Connex1, Objet350 Connex2, Objet350 Connex3, Objet500 Connex1, Objet500 Connex2, Objet500 Connex3, Durus, Rigur, Vero, VeroBlue, VeroBlackPlus, VeroClear, VeroCyan, VeroDent, VeroDentPlus, VeroGlaze, VeroGray, VeroMagenta, VeroWhitePlus, VeroYellow, Tango, TangoBlack, TangoBlackPlus, TangoGray, TangoPlus, Digital ABS e Digital ABS2 sono marchi o marchi registrati di Stratasys Inc., registrati negli Stati Uniti e in altri paesi. ULTEM è un marchio registrato di SABIC o affiliate. Tutti gli altri marchi appartengono ai rispettivi titolari. Specifiche di prodotto suscettibili di modifiche senza preavviso. Stampato negli USA. WP_DU_InkJetComparison_A4_0815