Scoprite le differenze tra i termoplastici amorfi e semicristallini nella stampa 3D di grande formato e come le loro proprietà influenzano lavorazione, resistenza, finitura e applicazione.
La fabbricazione additiva (AM) è una tecnologia in rapida evoluzione che sta trasformando l'industria manifatturiera. L'AM si riferisce al processo di creazione di oggetti 3D mediante la stratificazione di materiali l'uno sull'altro, in contrapposizione ai processi di produzione sottrattiva che rimuovono il materiale da un blocco solido.
La scelta del giusto materiale di stampa 3D è il primo passo per trovare il miglior caso d'uso per la vostra applicazione. Le soluzioni di stampa 3D di grande formato di CEAD utilizzano principalmente materiali termoplastici rinforzati con fibre corte (SFRT). Ogni SFRT è composto da una matrice e da una fibra. La matrice termoplastica del materiale funge da “collante” che mantiene le fibre nella loro posizione e ha la massima influenza sulle proprietà meccaniche e termiche e sulla resistenza chimica del materiale. È quindi importante conoscere la differenza tra i due tipi di polimeri termoplastici utilizzati: amorfi e semicristallini.
Materiali amorfi
Nei materiali amorfi, la struttura molecolare è disordinata e manca di uno schema di ripetizione regolare. Le molecole sono disposte in modo casuale, senza ordine o periodicità a lungo raggio. Questa mancanza di ordine a livello molecolare porta alle proprietà caratteristiche dei materiali amorfi, come la trasparenza, i punti di fusione più bassi e l'aspetto vetroso. L'assenza di una struttura ripetitiva regolare impedisce la formazione di sezioni cristalline.
Vantaggi:
1. Facilità di lavorazione: I polimeri amorfi hanno generalmente punti di fusione più bassi, il che li rende più facili da lavorare nelle stampanti 3D di grande formato.
2. Finitura superficiale liscia: Possono produrre parti stampate in 3D con finiture superficiali più lisce e dettagli più fini, il che è importante per alcune applicazioni.
3. Trasparenza: Utile per le applicazioni di stampa 3D di grande formato in cui è richiesta la chiarezza ottica, come nei dispositivi medici o negli involucri trasparenti.
Svantaggi:
1. Resistenza meccanica limitata: I polimeri amorfi tendono ad avere una resistenza meccanica inferiore rispetto alle controparti semicristalline, rendendoli meno adatti ad applicazioni portanti.
2. Materiali semicristallini: I materiali cristallini hanno una struttura molecolare altamente ordinata e ripetuta. Gli atomi o le molecole di un materiale cristallino sono disposti secondo uno schema specifico e ripetuto, che si estende in tutto il materiale per lunghe distanze. Questa disposizione ordinata è responsabile delle proprietà caratteristiche dei materiali cristallini, tra cui una maggiore resistenza meccanica e punti di fusione distinti. I polimeri semicristallini, come suggerisce il nome, hanno una struttura amorfa con sezioni cristalline, e quindi una combinazione dei due tipi.
Vantaggi:
1. Elevata resistenza meccanica: I polimeri semicristallini offrono generalmente migliori proprietà meccaniche, tra cui una maggiore rigidità e resistenza.
2. Resistenza chimica: Molti polimeri semicristallini sono altamente resistenti agli agenti chimici e ai fattori ambientali.
Svantaggi:
1. Temperature di lavorazione più elevate: Questi polimeri richiedono temperature di lavorazione più elevate, che possono essere impegnative per le apparecchiature di stampa 3D di grande formato.
2. Intervallo di temperatura ottimale più ridotto: Un fattore importante nella produzione di parti con la stampa 3D di grande formato è la qualità del legame tra gli strati (resistenza interstrato). Affinché questa forza di legame sia ottimale, lo strato precedente deve trovarsi a una temperatura ottimale, in modo che le molecole possano ancora riorganizzarsi con le molecole del nuovo strato, pur garantendo una forza sufficiente a sostenere il peso del nuovo strato senza deformarsi. Questa finestra è più piccola per le sezioni cristalline rispetto a quella dei materiali amorfi e quindi rende più difficile il controllo della qualità e la lavorazione.
3. Finitura superficiale: Possono produrre parti stampate in 3D con una finitura superficiale più ruvida e possono richiedere una post-elaborazione per migliorare l'estetica.
4. Trasparenza limitata: I polimeri semicristallini sono generalmente opachi, il che ne limita l'uso in applicazioni che richiedono chiarezza ottica.
5. Minore stabilità dimensionale: A causa delle regioni cristalline, il materiale polimerico tende a ridursi in modo non isotropo, determinando una minore stabilità dimensionale durante la stampa.
La scelta tra termoplastici amorfi e semicristallini
In conclusione, la scelta tra termoplastici amorfi e semicristallini deve basarsi sui requisiti specifici dell'applicazione. Comprendere i vantaggi e gli svantaggi di questi materiali è fondamentale per ottenere le prestazioni e la qualità desiderate nelle parti stampate in 3D di grande formato.