CLASSIFICAZIONE DELLE TECNICHE Tecniche FA Polvere Liquido Solido 1 Componente 1 Componente + legante Selective Laser Sintering 3 Dimensional Printing Incollaggio Laminate Object Man. Estrusione Fused Deposition Modelling Stampa a getto Fotopolimerizzazione Multi Jet Modelling Drop on Demand LampadaU.V. Polyjet Laser Stereolitografia
STEREOLITOGRAFIA Produttori: 3D Systems (USA) Meiko (Giappone) Autostrade (Giappone) Materiali: fotopolimeri epossidici, acrilici e vinilici
STEREOLITOGRAFIA Specchio Laser Elevatore Fotopolimero Strato polimerizzato Prototipo Supporto
STEREOLITOGRAFIA Ambiente - temperatura - umidità - vibrazioni Materiale - proprità meccaniche - proprietà fisiche - proprietà chimiche Geometria - dimensioni - massivo/cavo - finitura Qualità del pezzo Macchina - potenza laser - spot laser - elevatore - ricoprimento Prepar. dati - orientamento - slicing - gener. supporti - Post- Processo - pulizia - post-trattamento - finitura Processo - spessore strato - velocità scansione - strategia scansione - hatch - compensazione Variabili che influenzano la qualità del pezzo
lama STEREOLITOGRAFIA Abbassamento elevatore Attesa e sollevamento Livellamento forzato Posizionamento Livellamento naturale Ciclo completato Sequenza di operazioni per garantire un corretto ricoprimento e livellamento
STEREOLITOGRAFIA Pezzo Piattaforma Tipologia della struttura dei supporti
STEREOLITOGRAFIA Monomero liquido Elevatore a Linea del pelo liquido b c Formazione della Curl distorsion; A) primo strato polimerizzato, B) secondo strato, C) dopo molti strati
STEREOLITOGRAFIA 42 8 6 14 14 14 3 Benchmark proposto dalla 3D System per la valutazione della Curl distorsion L assenza dei supporti determina la Curl distorsion
STEREOLITOGRAFIA Perimetro esterno Riempimento Perimetro interno Strategia di riempimento (hatch) per ridurre la distorsione
STEREOLITOGRAFIA hs Strato N Strato N-1 gap overlap resina liquida Strategia adottata per l adesione degli strati
STEREOLITOGRAFIA hs hs a bordo g d hs Strato N Strato N-1 gap overlap Y resina liquida d: spostamento asse scansione c X c: distanza dal bordo (0.2 mm) hs: distanza tra due passate g:gap tra due passate a b Riempimento STARWEAVE ; a) costruzione delle linee di riempimento, b) adesione tra due strati adiacenti
STEREOLITOGRAFIA: 3D SYSTEMS VIPER si 2 SLA 3500
STEREOLITOGRAFIA: 3D SYSTEMS SLA 5000 SLA 7000
STEREOLITOGRAFIA: 3D SYSTEMS Machine Viper si² SLA 3500 SLA 5000 SLA 7000 Build volume High Resolution Window 250 x 250 x 250 mm³ 125 x 125 x 250 mm³ 350 x 350 x 400 mm³ 508 x 508 x 584 mm³ 508 x 508 x 600 mm³ Minimum layer thickness 0.05 mm 0.05 mm 0.05 mm 0.025 mm Beam diameter High Resolution 0.075 mm Beam diameter Stand. Resolution 0.25 mm 0.2-0.3 mm 0.2-0.3 mm 0.23-0.28 mm 0.685-0.838 mm Laser Type Solid State Solid State Solid State Solid State
STEREOLITOGRAFIA: Esempi di prototipi
STEREOLITOGRAFIA: Esempi di prototipi
STEREOLITOGRAFIA: applicazioni Modelli per stampi in silicone Test aerodinamici Analisi dei flussi Particolari con dettagli molto precisi Progetti di stile Verifiche di assemblaggio
STEREOLITOGRAFIA Bordo Strategia di costruzione Quick-Cast
STEREOLITOGRAFIA: MEIKO Macchina di PR per il settore orafo
STEREOLITOGRAFIA: AUTOSTRADE E Darts
STEREOLITOGRAFIA: vantaggi Spessore dei layers (strati) 0,05-0,025 mm. Ne deriva l ottenimento di dettagli accurati. Precisione del modello ottenuto al di sotto di 0,1 mm. Semi trasparenza del materiale che consente la vista interna degli oggetti realizzati.
I FOTOPOLIMERI 1. Si tratta di resine liquide sensibili alla radiazione ultravioletta. 2. Le principali caratteristiche che deve presentare un fotopolimero possono essere riassunte nel modo seguente: elevata reattività alla radiazione laser; bassa energia di attivazione; limitate volatilità e tossicità; viscosità stabile; basso ritiro; ridotta sensibilità all umidità; buone proprietà meccaniche dopo la polimerizzazione. 3. La conoscenza delle proprietà chimico-fisiche del materiale è essenziale per individuare il campo di applicazione del prodotto. 4. La resina, al termine della polimerizzazione dovrebbe possedere caratteristiche simili a quelle del materiale definitivo, purtroppo l obiettivo è ancora lontano dalla realizzazione.
I FOTOPOLIMERI I fotopolimeri più diffusi possono essere raggruppate nelle seguenti famiglie: acrilica: destinati alla produzione di modelli estetici dove il tempo di costruzione è da privilegiare rispetto alla precisione del pezzo; epossidica: dotati di elevata viscosità ed assicurano le migliori prestazioni in termini di precisione e proprietà meccaniche; vinilica: da impiegare laddove vi sia siano da superare problemi legati all umidità.
I FOTOPOLIMERI Due sono i parametri caratteristici del materiale ed essenziali al processo di fotopolimerizzazione: l energia di attivazione E c : rappresenta l energia critica che deve essere superata per iniziare la reazione di polimerizzazione il coefficiente di penetrazione D p : è lo spessore dello strato polimerizzato quando l energia della radiazione laser incidente è pari a quella critica moltiplicata per il numero e (base dei logaritmi naturali).
I FOTOPOLIMERI I principali produttori di fotopolimeri per il mercato occidentale sono: Vantico (USA); DSM Somos (USA); Rapid Prototyping Chemical RPC (Svizzera); Applied Polymer Systems; Allied Signal Zeneca Specialties American Dye Source
I FOTOPOLIMERI Resina SL5170 SL5210 SL5220 SL5190 SL5510 SL5520 SL5530 SL5195 Tipo Epossidica Vinilica/ Epossidica Epossidica Epossidica Epossidica Epossidica Epossidica Acrilica Tipo di laser He-Cd He-Cd He-Cd Nd-YVO 4 Nd-YVO 4 Nd-YVO 4 Nd-YVO 4 Nd-YVO 4 Colore Gialla Gialla Trasparente Gialla chiara Trasparente Trasparente Trasparente Trasparente Densità a 25 C [g/cc] 1.14 1.15 1.14 1.15 1.13 1.15 1.12 1.16 Viscosità a 30 C [cps] 165-195 305 275 250 180 444 310 230 Coefficiente di penetrazione D p [mils] 4.8 4.9 5.6 4.6 4.1 4.8 5.4 5.2 Energia di attivazione E c [mj/cm 2 ] 13.5 5.0 9.0 14.9 11.4 19.9 8.9 13.1 Carico di rottura [MPa] 60 15 62 57 77 26-33 47-61 47 Modulo di elasticità [MPa] 2500 1455 2700 2200 3296 1300 3700 2090 Allungamento a rottura [%] 7-19 1.2 8.3 9 5.4 23-43 1.3-2.9 11-22 Resilienza [kj/m 2 ] 27-30 21 37 27 27 59 21 50 Durezza [Shore D] 85 84 86 80 86 80 90 83 Temperatura di transizione vetrosa [ C] 65-90 60 53 60-80 68 34 122 47 Caratteristiche dei fotopolimeri per stereolitografia di produzione Vantico