Giuseppe Ravidà
Resina 3D: guida completa con le migliori stampanti a resina
- Agosto 11, 2020
- 23:11
- Stampa 3D, Stampante 3D
Il fondamento centrale del mondo della stampa tridimensionale è l’innovazione. Tecnologica, indubbiamente, ma di pensiero prima di tutto. Il continuo fermento di idee e nuove soluzioni è infatti ciò che spinge poi la tecnologia a raggiungere nuovi traguardi e implementare soluzioni innovative. E questo è proprio il caso di quello che avviene per quanto riguarda la resina 3d o stampa stereolitografica, settore in cui il progresso tecnologico ha permesso lo sviluppo di soluzioni più performanti e a basso costo, in modo da soddisfare le necessità di un pubblico di ingegneri, medici e professionisti di altri settori che possono adesso ottenere prototipi e soluzioni altamente accurate e con finiture lisce e naturali.
Indice
Cosa è la stampa stereolitografica
Per stereolitografia si intendono quei processi di stampa che sono incentrati sulla resina. La resina è un materiale sintetico termoindurente cioè che indurisce in base a certe variazioni di temperatura e a contatto con la luce.
La resina per la stampa si presenta in forma liquida che viene poi trasformata in resina dura attraverso un processo di polimerizzazione azionato da un fascio di luce ad una certa lunghezza d’onda.
I componenti base, comuni a tutte le stampanti 3D resina sono dunque:
- Un serbatoio, all’interno del quale versare la resina liquida
- Il piatto di stampa
- La fonte luminosa
Ciò che invece distingue tra di loro le stampanti 3d resina è la tecnologia utilizzata. Sebbene spesso ci si riferisce alla stampa stereolitografica col termine SLA, in realtà questa è una delle differenti tecnologie utilizzate per la stampa 3D resina.
Come funziona la stampante 3D resina
Il funzionamento alla base di ogni stampante 3D resina liquida è quello di avere un serbatoio con al suo interno la resina liquida, un piatto su cui la resina si attaccherà dopo esser stata colpita da un raggio luminoso e quindi indurita ed una fonte luminosa per azionare i meccanismi di polimerizzazione. Il piatto si muove lungo l’asse verticale, partendo dal serbatoio, fino a raggiungere l’altezza finale dell’oggetto.
La peculiarità però che accomuna tutti i procedimenti di stampa basati su resina 3D è quella di ottenere prodotti di altissima qualità, pronti (o quasi pronti) per l’utilizzo professionale. Proprio il risultato finale è ciò che la differenzia dalla stampa a modellazione a disposizione fusa (FDM), come vedremo più avanti.
Sebbene il processo base sia simile a tutte le varie tecnologie, esistono delle sostanziali differenze che esponiamo qui di seguito.
SLA
La tecnologia SLA è quella con la quale solitamente si indirizza tutto il mondo della stampa resina 3D.
Il piatto di stampa viene immerso all’interno del serbatoio ripieno di resina liquida. A questo punto la resina viene investita da un raggio laser alla giusta lunghezza d’onda, in grado di polimerizzare la resina puntualmente e farla indurire fino a completare, strato dopo strato, l’intera stampa dell’oggetto.
Completato il primo strato il piatto si solleverà di una unità permettendo la stampa dello stato successivo, e così via. Poiché il piatto viene sollevato dal basso verso l’alto, l’oggetto risulterà stampato sottosopra.
La peculiarità di questo tipo di stampa risiede nel fatto che la risoluzione di stampa 3d resina liquida è del tutto indipendente dalla dimensione dell’oggetto. La sensibilità infatti è quella dettata dalla precisione del fascio luminoso che viene indirizzato durante la stampa attraverso sistemi di specchi.
Una volta terminata la stampa si passa alla fase di post-lavorazione (post-process), necessaria per finalizzare l’oggetto. Le parti stampate vengono qui lavate con alcool isopropilico per eliminare eventuali residui di resina non ben induriti.
Dopodiché, il modello stampato viene esposto ad una fonte di raggi UV per permettere un miglior indurimento delle parti. Così la struttura risulterà più rigida e stabile. Infine, anche qui, si procederà ad eliminare i supporti e levigarne i segni, in modo da ottenere l’oggetto finito che potrà poi essere verniciato e ulteriormente rifinito.
DLP
L’elaborazione digitale della luce (Digital Light Processing) è una tecnica di stampa 3D resina simile alla SLA. Anche qui è presente un piatto che viene immerso all’interno del serbatoio di resina 3D, che viene colpita da un fascio luminoso mentre il piatto si solleva, ottenendo così l’oggetto stampato al contrario.
La vera differenza risiede nella fonte luminosa. A differenza della SLA che polimerizza la resina punto per punto, con la DSP vengono utilizzati dei proiettori luminosi che polimerizzano più punti contemporaneamente. Questo si ottiene facendo lampeggiare l’immagine dei singoli livelli da parte degli schermi sulla resina.
A differenza della SLA, stavolta la risoluzione di stampa è definita dalla risoluzione del proiettore, che è appunto formato da pixel. Essendo i pixel dei quadrati, la loro proiezione luminosa sul materiale termoindurente crea dei cubetti (detti voxel) che sono proprio quelli che determinano la risoluzione di stampa. Chiaramente la risoluzione non è l’unico parametro da tenere in considerazione.
Accuratezza e precisione sonno i valori che forse vengono più sottovalutati ma che in realtà rendono il risultato più o meno professionale. Lo sviluppo della stampa lungo l’asse Z, infatti, comporta la possibile aggiunta di errori al cambia tra uno strato ed un altro. SLA e DLP sono i metodi che meglio arginano la probabilità di errori in tal senso, garantendo grande accuratezza e precisione.
Un altro fattore importante, da considerare soprattutto quando si stampa in DLP, è quello della calibrazione. Essendo un tipo di stampa basata su proiettore, e quindi su pixel, i pixel centrali non avranno la stessa forma di quelli laterali per via della distorsione ottica delle lenti. Questo dev’essere preso in considerazione durante il processo di calibrazione.
LCD
Questa tecnica è simile alla DLP, soltanto che al posto del proiettore vengono utilizzati degli schermi LCD (Liquid Crystal Display) che illuminano tutta la parte di resina in un sol colpo. Poco cambia dunque se l’oggetto da stampare è piccolo o grande, Anche stavolta avremo le limitazioni dovute alla presenza dei pixel sul corpo illuminante, così come avviene per DLP.
C’è però il vantaggio dovuto al minor costo dei display LCD e alle sempre migliori performance. Proprio per questo motivo, negli ultimi anni questa tecnologia sta prendendo piede, diffondendosi velocemente.
Mentre il tipo di stampa SLA è da preferire per ambienti dove è richiesta alta precisione e qualità di stampa, le tecniche DLP ed LCD stanno prendendo sempre più piede per via della loro semplicità e soprattutto economia di stampa.
Differenze stampa a resina 3D e stampa FDM
La stampa FDM ha avuto modo di svilupparsi prima della SLA. Non che prima non esistesse la stampa 3D resina, soltanto che i costi molto alti e la poca disponibilità a livello consumer, la rendevano più esposta un mercato di nicchia o comunque di produzione industriale ad altissimi volumi tali da poter giustificare l’elevato costo dei macchinari.
Le nuove intuizioni, la nuova tecnica e le nuove tecnologie hanno permesso oggi di poter realizzare stampanti 3D resina dal costo accessibile all’utente domestico, pur mantenendo tutte le qualità tipiche della resina 3D.
Esistono delle sostanziali differenze tra la stampa FMD a quella SLA. Entrambi realizzano gli oggetti uno strato alla volta, ma le stampanti SLA legano ogni strato con un altro tramite legami chimici dei fotopolimeri, il che in breve significa che le parti così stampate risultino impermeabili ed inoltre isotropiche, vale a dire che la robustezza dell’oggetto non varia con l’orientamento. Nelle stampanti FDM gli strati vengono invece uniti tramite legami fisici, che hanno una maggiore fragilità in confronto alla SLA.
Un altro fattore importante consiste nel fatto che la risoluzione di stampa in una stampante FDM è funzione dell’ugello mentre in una stampante SLA la resina liquida è polimerizzata da un laser ad altissima precisione, che permette di avere superfici naturali e lisce.
Ancora un fattore molto importante da tenere in considerazione è dovuto alla temperatura di stampa. Le stampanti FDM hanno ugelli che si riscaldano al fine di poter fondere il materiale (ad esempio PLA) da poter poi depositare strato per strato. Il materiale fuso poi a contatto con la temperatura ambiente può subire deformazioni, dilatazioni, con conseguente imprecisione e peggio rottura del modello di stampa. Le stampanti 3D resina invece stampano a temperatura ambiente, non risentendo dunque delle variazioni di temperatura appena citate.
Un vantaggio notevole della stampa FDM è invece quello che una volta terminata la stampa, l’oggetto è fondamentalmente pronto per l’uso. Magari si devono rimuovere i supporti e levigare un po’ le superfici, ma l’oggetto è comunque pronto per l’uso. Con una stampante SLA invece bisogna affrontare l’importantissimo processo di post-elaborazione per poter avere un oggetto utilizzabile.
Innanzitutto bisogna lavare le superfici con un bagno di isopropanolo del 95-99% per circa una ventina di minuti. Bisogna poi finalizzare la resina, che una volta terminata la stampa è ancora flessibile e non del tutto indurita. Si espongono allora le parti alla luce ultravioletta in un ambiente privo di luce solare e ben ventilato.
I campi di applicazione per entrambi i tipi di stampa sono diversi. Sicuramente una stampante FDM è perfetta per prototipazione o uso domestico ad esempio piccole riparazioni o stampa di gadget e modellini. La stampa SLA è invece rivolta ad un settore di ingegneria, produzione o medicale, laddove si necessita di componenti utilizzabili in ambienti dove sono richieste alte prestazioni.
Tipi di resine 3D
Come nelle stampanti FDM, anche la tecnologia SLA può contare su una vasta tavolozza di materiali diversi, ognuno con diverse proprietà. Ciò che accomuna queste resine metacriliche è il fatto di presentarsi in forma liquida per poi indurire con i processi luminosi analizzati sopra.
Standard
La resina fotoreattiva standard offre grandi vantaggi rispetto all’ABS in termine di robustezza, permette di essere verniciata con semplicità ed inoltre è disponibile in diverse colorazioni.
Oltre queste ottime caratteristiche, la resina standard permette di ottenere modelli ad altissima resa senza prolungare i tempi di stampa.
Tought
Questo tipo di resina mantiene le proprietà di una resina standard in termini di robustezza e versatilità, aggiungendo però una sorprendente resistenza agli urti, anche molto forti. Adatta per ottenere oggetti solidissimi, resistenti a sollecitazioni importanti e durevoli nel tempo.
Flexible
Una resina dalle capacità sorprendenti che permette infatti di ottenere oggetti pieghevoli, comprimibili e deformabili alla pressione, Le parti sottili diventano così piegabili e quelle più spesse invece gommose.
Tramite questa resina sarà quindi possibile stampare oggetti come guarnizioni, stampi, cuscinetti e interessanti oggetti di design.
Dental
Le resine di tipo dental sono resine biocompatibili, adatte per la chirurgia dentale. Sono resine ad altissima precisione con incastri che supportano tolleranze fino a ± 35 micron.
Vengono utilizzate per realizzare ponti odontoiatrici, corone, bite e apparecchi di allineamento dentale.
Le migliori stampanti 3D resina sotto i 500€
Il mercato offre oggi stampanti SLA a prezzi vantaggiosi, tali da invogliare gli home user a provare sulla propria scrivania la magia della stampa 3D resina. Qui di seguito le principali stampanti SLA dal prezzo basso e dalle prestazioni soddisfacenti.
ANYCUBIC PHOTON
Quella di ANYCUBIC è una stampante dal prezzo di 419 € che offre dei vantaggi molto interessanti. Touch Screen a colori da 2.8″ per interagire con la macchina tramite interfaccia grafica, bassa rumorosità tale da permettere di stampare anche mentre si dorme senza esserne disturbati dal rumore (chiaramente non portatevi la stampante in camera da letto che i fumi prodotti sono nocivi). Non ha connessione Wi-Fi ma monta una porta USB per la stampa off-line.
Con i suoi 6 Kg di peso, si presenta compatta e robusta. Utilizza un sistema di luce LED Shadow Masking per la stampa, viene fornita con il sistema operativo Photon e presenta un sistema di filtraggio dell’aria che riduce la diffusione dell’odore classico della resina. Il volume di stampa è 115 x 65 x 165mm mentre la velocità di stampa dichiarata si attesta a 20 mm/h per uno spessore di strato di 25-100 micron.
Nella confezione troverete oltre alla stampante, una maschera, una paletta, dei guanti, un imbuto e altri accessori utili.
ELEGOO MARS
Sicuramente una stampante dal prezzo veramente interessante di 219 € che tanto basta per piazzarsi come must-have nel segmento entry level. Presenta anche questa un’interessante interfaccia grafica su display touch da 3.5 pollici. Utilizza un sistema di luce LCD e offre un volume di stampa di 120 mm x 68 mm x 155 mm con uno spessore degli strati di 0,01-0,2 mm ed una velocità di stampa di 22,5 mm/h. La più lenta velocità di stampa viene compensata in parte da un potente software di slicing che assicura tempi di elaborazione 10 volte più piccoli rispetto ai software open source.
Manca anche qui la connettività Wi-Fi, permettendo dunque solo stampa off-line. Nella confezione troverete tantissimi accessori, quali:
– copertura in PMMA
– piano di stampa
– cacciavite a brugola
– due chiavette a brugola
– viti di scorta
– pinzetta/tronchesina per la rimozione dei supporti
– spatola in plastica
– alimentatore da 60W
– guanti in nitrile
– mascherina
– filtri per la resina
– becker in plastica con beccuccio per versare la resina
– pendrive con slicer, istruzioni in formato pdf e test di stampa
– istruzioni stampate in inglese
ELEGOO SATURN
Se con il modello MARS la Elegoo vuole entrare nelle vostre case, con la SATURN entrerà nei vostri cuori. Stavolta si fa proprio sul serio, con un volume di stampa di 192x120x200 mm e una fonte luminosa LCD da 8,9 pollici monocromatico 4K tramite la quale è possibile stampare fino a 2000 ore.
E’ dotata di due guide lineari per aumentare la stabilità sull’asse verticale, vanta una precisione di 50 micron, impiega 1-2 secondi per strato e offre stavolta connettività di rete su porta LAN, oltre alla classica porta USB. Non da poco, a differenza dei precedenti modelli stampanti saturn, la ELEGOO SATURN viene fornita già montata e pronta all’uso.
Di certo un oggetto dei desideri, o almeno per coloro che intendo spendere circa 600€ per la loro stampante 3D resina senza scendere a compromessi.
Resina 3D: tutorial passo dopo passo
Mostriamo adesso dal principio i passi da seguire per effettuare la prima stampa 3D resina. Scarichiamo al solito un file STL, come ad esempio l’amatissimo Baby Yoda da Thingiverse.
Adesso collegatevi e registratevi al sito https://www.chitubox.com/ per poter scaricare lo slicer CHITUBOX. Dopo esservi registrati, andati sulla pagina di download, selezionate il vostro sistema operativo e scaricate il software.
Aprite CHITUBOX a premete il pulsante azzurro in alto a sinistra con la scritta Apri File. Importate adesso il file Baby_Yoda_v2.2.stl che si trova all’interno della cartella files dentro il progetto Baby+Yoda scaricato da Thingiverse. Vedrete apparire il modello 3D all’interno dell’area principale.
Se l’oggetto dovesse essere troppo grande, vedrete alcune aree del modello in rosso. A questo punto dovete premere il pulsante sul lato sinistro di CHITUBOX, quello con la lente di ingrandimento e premere il pulsante Scale to Fit, in modo da allineare la dimensione del modello al volume di stampa.
Qualora voleste regolare i supporti, in alto a destra vedrete due icone, una con un ingranaggio ed una con delle colonne. Cliccando quest’ultima si apre il menu della regolazione dei supporti, tramite il quale sarà appunto possibile variarne le diverse impostazioni.
Fatto questo, premendo sull’icona con gli ingranaggi cliccate poi sul pulsante azzurro SLICE. Si avvierà il processo di slicing.
A questo punto salvate il file su chiavetta, scegliendo il formato più adatto alla vostra stampante (CHITUBOX, Photon, Phrozen, ecc.) e inserite la chiavetta nella stampante.
Adesso non vi rimane che seguire attentamente la guida della vostra stampante 3D per riempire il serbatoio con la resina 3D e avviare il processo di stampa. Attendete, e la vostra prima stampa 3D resina sarà pronta!
Leggete il manuale della vostra stampante poi che vi indicherà quali sono i processi di post-elaborazione da seguire, se necessari.
Riepilogo
Una stampante 3D resina liquida è una stampante dalle alte prestazioni in termini di resa e proprietà meccaniche dei pezzi stampati. Mentre la classica stampa FDM è più indicata per la realizzazione di prototipi, una stampante SLA indirizza per lo più i settori di produzione, medicina e ingegneria.
La resina 3D è un materiale in forma liquida che solidifica a contatto con sorgenti luminose, e proprio questa tecnica particolare ha reso agli inizi inaccessibile ai più questo tipo di processo. Lo sviluppo tecnologico odierno ha invece permesso di avere un stampante 3D resina prezzo veramente basso, come nel caso della ELEGOO MARS, permettendo dunque non solo a professionisti ma anche ad amatori di introdursi nel mondo della resina 3D.
Conclusione
Nel futuro prevediamo un grande sviluppo dei questa tecnologia e quindi se siete dei veri appassionati non dovreste farvi scappare l’opportunità di provare una stampante 3D resina per dare un balzo in avanti ai vostri progetti.
Avrete oggetti dai profili più fluidi, dal look and feel professionale e soprattutto potrete avere accesso a materiali innovativi come le resine flexible per poter aggiornare il vostro catalogo di oggetti e offrire un servizio innovativo, al passo coi tempi e di grandissima qualità.
