Filamenti stampante 3D

Parliamo di fili per stampante 3D quando si tratta di stampa FDM, cioè quella a deposito di materiale incandescente approfondita anche nella nostra guida alle stampanti 3D.

Stampante 3D

Per la stampa FDM la scelta è tra diversi tipi di materiali termoplastici, cioè sostanze dalla composizione più varia modellabili in seguito alla loro fusione. Si trovano in commercio ridotti in fili di circa un millimetro (per lo più 1,75 mm) e arrotolati in bobine, ecco perché si parla di “filamenti” per stampante 3D.Il filo entra nella stampante, viene liquefatto e poi emesso seguendo il progetto inserito da chi stampa. I più comuni sono PLA e ABS, ma il mercato offre diverse opzioni composite interessanti. Guardiamole insieme.

PLA

Il PLA, poliacido lattico, è una bioplastica consigliabile agli utenti neofiti. La stampa 3D con PLA è la più popolare di derivazione vegetale disponibile, il materiale più ecologico, ma non a impatto zero come alcuni pensano. Bisogna considerare che privo di certificazione può avere diverse composizioni a seconda del produttore, tanto che in media è solo per il 60% ricavato dall’amido di piante quali mais, grano o barbabietola. A seconda della composizione varieranno le caratteristiche dei filamenti per la stampante 3D, per cui si consiglia di verificare le indicazioni anche per la lavorazione. Generalmente la stampa 3D con PLA è facile e rapida, ma l’oggetto stampato non è facile da post-lavorare. Di contro, lo stampato ricavato mostra la gradinatura della stratificazione, può deformarsi se lasciato al sole o sul cruscotto dell’auto, o danneggiarsi in caso di urti e umidità.
Riguardo alla sostenibilità ambientale, quando certificato è biodegradabile, ma solo in seguito a un processo industriale di compostaggio ad hoc gestito in un’isola ecologica che sia attrezzata per lo smaltimento di bioplastiche certificate EN 13432. Abbandonato nell’ambiente, il PLA contribuisce all’inquinamento da microplastiche. In alcuni casi indicati dal Comune può essere gettato nell’umido anziché nell’indifferenziato, ma certamente non può essere buttato nella raccolta della plastica, perché renderebbe impossibile il riciclaggio delle plastiche standard.

ABS

L’ABS, acrilonitrile butadiene stirene, è anch’esso consigliabile ai neofiti. È il secondo materiale più diffuso dopo il PLA, perché il più economico e abbastanza facile da lavorare. Si tratta di una plastica dura a tutti gli effetti, derivata dal petrolio e non adatta al contatto con gli alimenti né a processi di serigrafia. Essendo un materiale al 100% artificiale non è biodegradabile, ma è riciclabile. Inoltre, può essere lavorato in combinazione con altri materiali.

Meglio PLA o ABS?

	PLA	ABS
Tipologia	Bioplastica	Plastica
Velocità di stampa	Elevata	Media
Caratteristiche	Semitrasparente, ruvido, poco lucido, leggero odore	Opaco/lucido, liscio, forte odore
Proprietà meccaniche	Molto malleabile, rigido, poco resistente agli agenti atmosferici	Duro, resistente agli agenti atmosferici, ai graffi e al peso, sensibile agli acidi
Temperatura deformazione	~ 60 °C	~ 95 °C
Temperatura fusione	~ 200 °C	~ 250 °C
Temperatura estrusione	130-190 °C	~ 220 °C
Costo	Abbastanza basso	Molto basso
Biodegradabiltà	1-80 anni	100-1.000 anni
Riciclabilità	Sì, in isola ecologica	Sì, in isola ecologica
Compostabilità	Sì, in isola ecologica	No
Tossicità	Rischio alcuni gas emessi in estrusione	Rischio diversi gas emessi in estrusione
Idoneità contatto cibi	Sì	No
Warping	Basso	Elevato
Post-lavorazione	Difficile	Facile
Visibilità strati	Sì	Moderata
Ideale per	Giocattoli anche per bimbi piccoli	Componentistica, giocattoli per bambini grandi

TPU e flessibili

Il famoso TPU per la stampa 3D ha l’enorme pregio di appartenere alla categoria dei flessibili, tecnicamente detti “elastomeri termoplastici”, semplificati con l’acronimo che ne deriva dall’inglese “TPE”. Il TPU (poliuterano flessibile) nello specifico è un materiale composto, perciò caratteristiche ed esigenze di lavorazione variano da brand a brand, ma ha la costante di essere gommoso ed elastico, il che lo rende sconsigliabile ai principianti. Allo stesso tempo, è resistente (urti, strappi, abrasione, agenti chimici e atmosferici), ha buone proprietà elettriche ed è ottimo per componenti dedicate ad assorbire le vibrazioni. Con il fatto che resiste a temperature tra i -30 e i +140 ° C, richiede temperature di estrusione abbastanza alte (a seconda del marchio, intorno ai 220 ºC), piatto caldo (circa 60 °C) e post-lavorazione per eliminare i fili in eccesso. Esistono delle alternative meno popolari, come il TPC (copoliestere termoplastico), TPA (poliammide termoplastica) e Soft PLA (composto PLA + TPE).

PETG

Il PETG, dalla famiglia dei poliesteri (PET), è usato anche per gli imballaggi alimentari. Si presenta semitrasparente, lucido e inodore. Il prodotto finale sarà molto flessibile, impermeabile e resistente agli agenti atmosferici (quindi non è biodegradabile), deformabile solo ad alte temperature, abbastanza resistente agli urti e agli acidi, sensibile ai graffi, e abbastanza privo dei gradini generati dalla stratificazione. La temperatura di estrusione è elevata e richiede un piatto caldo, ma la stampa è perfino più veloce rispetto al PLA. Di positivo per l’ambiente c’è che gli scarti possono essere gettati nella plastica per il riciclo.

Altri compositi

Altri materiali meno comuni sono i filamenti compositi, formati da PLA o ABS insieme ad altri elementi, come per esempio lo SPLA. Lo SPLA è un composto firmato SUNLU di PETG, PLA, TPU e additivi. Si lavora agilmente come il PLA, tranne che per le temperature maggiori, comunque inferiori rispetto a quelle richieste dal PETG. Il risultato finale guadagnerà la lucidità del PETG, ma senza la sua resistenza. Essendo composto, non è riciclabile e va gettato nell’indifferenziato.

Altri compositi sono quelli delle fibre del legno (woodFill), che richiedono una temperatura minore rispetto a quella di lavorazione di PLA e ABS, in pietra, oppure rinforzati al carbonio. Quest’ultimo materiale ha il lato negativo di creare un maggiore attrito mentre scorrono all’interno della stampante 3D, perciò possono contribuire ad accorciare la vita di certe parti della macchina, soprattutto l’ugello.

Filamenti metallici

Quando parliamo di filamenti metallici, intendiamo fili per la stampante 3D in alluminio, ferro (ironFill), rame (copperFill), bronzo (bronzeFill), ottone (brassFill) e acciaio (steelFill). Il principio con cui sono create le bobine è lo stesso dei composti PLA appena visti: sono composti da un insieme di polvere metallica e plastica e hanno la peculiarità di dare origine a stampe 3D fatte di metallo, pur pesando lievemente meno. Anche i filamenti metallici, un po’ come quelli in carbonio, usurano l’ugello.
In alternativa, per ottenere un oggetto in metallo si può comprare un filamento calcinabile per creare uno stampo su cui colare il metallo fuso.

HIPS

L’HIPS è polistirene ad alto impatto. Un materiale economico, cristallino e lucido, che può essere usato in combinazione con l’ABS come filamento per la stampante 3D, perché offre maggiore resistenza all’urto e durezza. Bisogna sapere che è molto sensibile al warping.

Altri materiali plastici

Altri materiali includono il Nylon 618, molto resistente al peso, flessibile e duraturo, anche se si sconsiglia la lavorazione alle persone principianti. C’è poi il PVA (alcool polivinilico) idrosolubile, filamento comodo da usare in combinazione con quello principale per dare sostegno alla stampa in lavorazione. Non è l’unica possibilità, esistono anche dei fili per la stampa 3D composti pensati proprio per lo scopo, pensiamo a dettagli, o sporgenze che potrebbero deformarsi nel lungo processo di raffreddamento. Una volta terminato il processo, si procede all’eliminazione del sostegno, che può essere più o meno complessa. Nel caso del PVA si procede allo scioglimento in acqua.

Il settore è comunque in continua evoluzione, soprattutto sul fronte bioplastiche, in linea con l’evoluzione “green” della società, perciò ci si possono aspettare novità sempre più interessanti ed eco-friendly per i possessori di stampanti 3D.

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