Se usi una stampante 3D stereolitografica (SLA), è fondamentale che tu sappia come eseguire la polimerizzazione post-stampa, un processo che consente alle parti di ottenere maggiore resistenza e stabilità. Tuttavia, ciascuna resina reagisce a questo tipo di polimerizzazione in modo diverso e richiede specifiche impostazioni di tempo e temperatura per raggiungere proprietà ottimali.
Perché eseguire la polimerizzazione delle stampe in resina?
Ogni resina Formlabs è formulata a partire da polimeri avanzati sensibili alla luce e dotati di determinate proprietà chimiche. Le stampanti 3D stereolitografiche di Formlabs usano laser da 405 nm che polimerizzano la resina liquida per ottenere parti solide ed estremamente precise. Al termine della stampa SLA, la parte che è stata prodotta sulla piattaforma di stampa si trova nel suo stato grezzo. Pur avendo raggiunto la forma finale, la reazione di polimerizzazione non è ancora propriamente terminata, quindi le parti devono ancora raggiungere le massime proprietà meccaniche. La polimerizzazione meccanica con luce e calore è quindi fondamentale per sviluppare fino in fondo le proprietà dei materiali nelle parti realizzate mediante stampa 3D SLA. Per i materiali biocompatibili, la polimerizzazione post-stampa è necessaria al fine di soddisfare le norme di sicurezza stabilite dalle agenzie di regolamentazione.
Raggiungere proprietà ottimali è essenziale soprattutto quando si utilizzano resine funzionali o speciali. La Form Cure e la Form Cure L, le due soluzioni di Formlabs per la polimerizzazione post-stampa, sono progettate per garantire una polimerizzazione post-stampa rapida e uniforme delle parti stampate utilizzando le resine Formlabs. I nostri ingegneri hanno sviluppato la Form Cure e la Form Cure L appositamente per il trattamento delle resine Formlabs, sfruttando la luce da 405 nm, che è la stessa delle stampanti 3D SLA di Formlabs. Le parti vengono sottoposte a riscaldamento e vengono ruotate automaticamente all'interno della camera riflettente per assicurare una polimerizzazione post-stampa uniforme.
Introduzione alla polimerizzazione post-stampa
Le resine usate per la stampa 3D SLA possono essere paragonate a macromolecole con un gran numero di legami incrociati, oppure a una rete continua di catene polimeriche (monomeri e oligomeri). All'interno di queste macromolecole, ci sono poi alcuni gruppi reattivi che, se esposti a luce e calore, permettono di aumentare ulteriormente il numero di legami incrociati all'interno della rete polimerica.
La creazione di nuovi legami incrociati permette di migliorare progressivamente alcune proprietà del materiale, quali il modulo e il carico di rottura. L'obiettivo della polimerizzazione post-stampa è quello di legare il maggior numero possibile di gruppi, consentendo così alla parte di raggiungere le proprietà ottimali.
Una volta che il materiale ha raggiunto le proprietà ottimali, un'ulteriore polimerizzazione post-stampa di certe resine può talvolta causare fragilità o deformazioni. Quindi, per evitare l'eccessiva polimerizzazione, la polimerizzazione post-stampa deve essere eseguita con impostazioni di tempo e temperatura uniche, specifiche per ciascuna resina e per la geometria della parte specifica.
La polimerizzazione post-stampa ottimale inizia dal calore. Le temperature crescenti aumentano l'energia e quindi la mobilità nella rete polimerica. Questo dà ai gruppi reattivi una più alta probabilità d'incontrarsi e creare più connessioni. Gli apparecchi di polimerizzazione post-stampa di Formlabs, la Form Cure e la Form Cure L, utilizzano un elemento riscaldante per permettere alla camera di polimerizzazione di raggiungere rapidamente la temperatura desiderata, che viene poi mantenuta durante la polimerizzazione post-stampa.
Una volta raggiunta la temperatura desiderata, viene introdotta la luce. I fotoni della luce attivano i fotocatalizzatori rimanenti, favorendo la creazione di legami incrociati tra i gruppi reattivi vicini e portando così a termine il processo di reticolazione. Ogni nuovo legame incrociato aumenta la coesione della rete di polimeri e migliora le proprietà dei materiali.
Man mano che si formano nuovi legami incrociati all'interno della resina, la rete diventa più fitta e la parte si restringe leggermente. Questo è normale per qualsiasi parte prodotta con una stampante 3D a resina. PreForm, il software gratuito di Formlabs per la preparazione dei file di stampa, compensa automaticamente questo restringimento per garantire che le stampe siano dimensionalmente accurate rispetto ai design CAD originali dopo il processo di polimerizzazione post-stampa.
Contatta il nostro team vendite
Siamo qui per aiutarti, sia per necessità di prototipazione rapida che per la produzione di parti per utilizzo finale. Il team vendite di Formlabs è composto da specialisti e specialiste che sanno bene come supportarti trovando soluzioni per la tua azienda.
Per quanto tempo è necessario eseguire la polimerizzazione delle stampe in resina?
Le impostazioni di polimerizzazione post-stampa ideali permettono di ottenere le proprietà desiderate ottimizzando i tempi. Per le resine standard per usi generici di Formlabs, la Form Cure V2 consente una polimerizzazione rapida di un minuto. Se hai bisogno di stabilità, rigidità e resistenza alle alte temperature, le resine ingegneristiche Formlabs possono essere sottoposte a polimerizzazione post-stampa fino a 120 minuti (in base alla macchina utilizzata) per ottimizzarne le proprietà.
Formlabs ha svolto studi interni sulla polimerizzazione post-stampa per identificare le impostazioni ottimali per ciascuna resina Formlabs. Utilizzando il metodo ASTM, il nostro team di ingegneria dei materiali ha testato una serie di proprietà meccaniche a diverse temperature per ciascun materiale.
Puoi trovare tutte le impostazioni consigliate aggiornate per la polimerizzazione post-stampa con la Form Cure V2, Form Cure V1, Form Cure L V2 e la Form Cure L V1 sul nostro sito Internet. Le schede tecniche dei materiali con le proprietà meccaniche specifiche delle parti ottenute a seguito della polimerizzazione post-stampa consigliata possono essere scaricate dal nostro sito Internet.
Agostino Lobello, ingegnere dello sviluppo del prodotto presso Radio Flyer afferma: "Il vantaggio principale è la riduzione della deformazione e la maggiore precisione dimensionale garantite dalla Form Cure L, che ci permette di risparmiare tempo durante l'assemblaggio." Scopri di più qui.
Materiali biocompatibili e polimerizzazione post-stampa
Sempre più professionisti del settore odontoiatrico e medico scelgono la stampa 3D nei loro flussi di lavoro. Per questo motivo le aziende di stampa 3D devono garantire che l'intero processo sia controllato e in grado di produrre in modo uniforme parti dalle prestazioni elevate e sicure in termini di biocompatibilità, che soddisfino gli utenti finali. I requisiti di biocompatibilità richiedono un'attenta aderenza a questi processi pre-approvati, inclusa la fase di polimerizzazione post-stampa.
La tecnologia Formlabs è stata convalidata all'interno di workflow approvati dall'Agenzia per gli alimenti e i medicinali degli Stati Uniti (FDA), il che significa che per ogni resina destinata all'uso in un'applicazione biocompatibile, ci sono passaggi stabiliti per quanto riguarda la stampa, il lavaggio e la polimerizzazione, che devono essere seguiti senza deviazioni affinché il risultato finale sia considerato un dispositivo biocompatibile.
La Form Cure e la Form Cure L sono elementi indispensabili in questi workflow. Dopo rigorosi test e un approfondito processo di regolamentazione, le impostazioni convalidate per i tempi di polimerizzazione post-stampa assicurano che tutte le parti stampate per applicazioni biocompatibili abbiano proprietà meccaniche ottimali e siano sempre sicure per l'uso.
Le raccomandazioni specifiche per la polimerizzazione post-stampa di ciascun materiale sono riportate nella relativa guida alla produzione.
Campioni di resine BioMed
Ogni campione realizzato con una resina BioMed presenta design goffrati e incisi, sezioni di taglio con spessori di 0,5-2,0 mm, nonché informazioni normative specifiche di tale resina.
Metodologia
Le impostazioni di polimerizzazione post-stampa ideali permettono di ottenere le proprietà desiderate in tempi ottimali. Formlabs ha svolto studi interni sulla polimerizzazione post-stampa per identificare le impostazioni ottimali per ciascuna resina Formlabs. Utilizzando il metodo ASTM, il nostro team di ingegneria dei materiali ha testato una serie di proprietà meccaniche a diverse temperature per ciascun materiale.
Al fine d'illustrare il modo in cui la polimerizzazione post-stampa influenza le proprietà meccaniche dei materiali, questo esempio osserva le variazioni del modulo di elasticità, che indica i cambiamenti nella rigidità di una parte, per ciascuna resina, dopo un determinato tempo di polimerizzazione all'interno della Form Cure o della Form Cure L. Un oggetto con un modulo di elasticità più alto avrà una maggiore resistenza alle deformazioni sotto sforzo. Il modulo di elasticità è strettamente collegato ai legami incrociati tra le catene fotopolimeriche all'interno della parte e, proprio per questo motivo, Formlabs utilizza il modulo come indice generale della completezza della polimerizzazione post-stampa.
Lo stato grezzo di un modello è quello ottenuto mediante la polimerizzazione della resina durante la stampa, ma durante questa fase non si creano tutti i legami potenziali all'interno del polimero. La creazione di legami incrociati addizionali all'interno del polimero migliora in modo proporzionale la robustezza, la rigidità e la resistenza alle alte temperature. La polimerizzazione post-stampa provoca anche il restringimento di alcune parti. Formlabs misura la precisione e le proprietà meccaniche in base a una polimerizzazione post-stampa standard delle parti e le impostazioni dei materiali vengono messe a punto tenendo conto del restringimento previsto nelle stesse condizioni. Alcune resine non richiedono la polimerizzazione post-stampa, ma le proprietà meccaniche cambiano se le resine vengono sottoposte a questo processo.
Esempio: impostazioni di polimerizzazione post-stampa consigliate per la Rigid 4000 Resin
In questo esempio, la Rigid 4000 Resin registra un netto incremento nel modulo di elasticità nel corso dei primi 15 minuti della polimerizzazione post-stampa, con un aumento del 116%. Dopo 15 minuti, non si osservano ulteriori miglioramenti.
La Rigid 4000 Resin è un materiale composito ad alta concentrazione di vetro, progettato per realizzare parti estremamente rigide e robuste, che subiscono deformazioni minime quando sottoposte a carichi. La polimerizzazione post-stampa aumenta direttamente la robustezza e la rigidità delle parti creando legami incrociati all'interno della matrice polimerica che circonda le microparticelle di vetro, tenendole rigidamente in posizione. La polimerizzazione post-stampa della Rigid 4000 Resin è fortemente influenzata dalla temperatura. A temperature più elevate, si ottiene un notevole miglioramento del modulo di elasticità su un breve periodo di tempo. Effettuare la polimerizzazione post-stampa per più di 15 minuti non avrà alcun effetto sulle proprietà, ma inizierà a causare un ingiallimento estetico, ed è quindi sconsigliata. Per la maggior parte delle applicazioni della Rigid 4000 Resin, si consiglia di effettuare la polimerizzazione post-stampa per 15 minuti a 80 °C all'interno della Form Cure.
Risoluzione dei problemi per la polimerizzazione post-stampa
I principali problemi riscontrati durante la polimerizzazione post-stampa delle parti sono una polimerizzazione insufficiente e la deformazione. Se le parti sembrano più fragili o meno rigide del previsto, la polimerizzazione potrebbe essere insufficiente. Ciò può avvenire quando una parte è particolarmente spessa o larga, dato che le parti di maggiori dimensioni richiedono più tempo per scaldarsi. La luce non è sufficiente per polimerizzare la parte oltre la sua superficie, motivo per cui la Form Cure e la Form Cure L impiegano sia la luce che il calore. Se una parte è decisamente più larga o più spessa delle geometrie dei test di Formlabs, potrebbero essere necessari tempi di polimerizzazione post-stampa più lunghi o temperature più alte per raggiungere un livello di polimerizzazione interna completo.
Durante la polimerizzazione post-stampa possono verificarsi deformazioni se la parte è molto sottile e non è esposta alla luce in modo uniforme su tutti i lati. La Form Cure e la Form Cure L aiutano a prevenire le deformazioni ruotando le parti su una piattaforma rotante durante la polimerizzazione post-stampa ed esponendole alla luce da tutte le direzioni, anche da sotto la piattaforma rotante.
Le parti polimerizzate tendono anche a essere più fragili rispetto alle parti allo stato grezzo. In genere, con l'aumento del modulo diminuisce l'allungamento. Per questo motivo, le parti sottoposte a un'eccessiva polimerizzazione possono risultare più fragili del previsto.
Attrezzatura per la polimerizzazione post-stampa
Esistono diversi metodi di polimerizzazione post-stampa: usando semplicemente la luce (luce naturale, lampada UV per unghie, postazioni di polimerizzazione UV, scatole di polimerizzazione UV fai da te, ecc.) o usando sia luce sia calore. Il calore accelera il processo e permette la formazione di legami più stabili; ciò offre un miglioramento delle proprietà dei materiali altrimenti impossibile da ottenere con la sola luce.
All'inizio del 2017 Formlabs ha lanciato la Form Cure V1, il primo prodotto hardware per la polimerizzazione post-stampa progettato appositamente per le resine Formlabs. Gli aggiornamenti della Form Cure e della Form Cure L di grande formato hanno ridotto i tempi di polimerizzazione post-stampa fino a 6 volte.
La Form Cure e la Form Cure L, le due soluzioni di Formlabs per la polimerizzazione post-stampa per le stampanti 3D SLA desktop e di grande formato, sono progettate per garantire una polimerizzazione post-stampa rapida e uniforme delle parti realizzate con le resine Formlabs. Grazie alle impostazioni di tempo e temperatura preimpostate per ciascuna delle resine Formlabs, la Form Cure e la Form Cure L eliminano le incertezze dal processo di polimerizzazione post-stampa e permettono agli utenti di stampare in modo sicuro resine biocompatibili che soddisfano i requisiti di biocompatibilità della classe o del dispositivo.Al lancio di nuove resine, gli utenti devono semplicemente aggiornare il firmware sulla propria Form Cure per avere a disposizione le impostazioni di tempo e temperatura specifiche per ottenere proprietà dei materiali ottimali.
La Form Cure utilizza una fonte di illuminazione a 405 nm che, sulla base di rigorosi controlli interni, è risultata essere la più efficace nel creare un modulo e un carico di rottura ottimali nelle parti stampate con le stampanti Formlabs. A parità di tempo e temperatura, ma con una sorgente luminosa da 365 nm, il modulo che si ottiene è pari a solo il 67% di quello ottenuto con luce da 405 nm. C'è una differenza significativa nelle proprietà ottenute attraverso la polimerizzazione post-stampa a diverse lunghezze d'onda, soprattutto con tempi di polimerizzazione brevi.
Le dimensioni della Form Cure L consentono la polimerizzazione post-stampa di parti voluminose, ma l'apparecchio può anche essere usato per rendere più efficiente la polimerizzazione post-stampa di un numero elevato di parti piccole prodotte in serie. Un laboratorio odontoiatrico può avere cinque stampanti 3D Form 4B, ma necessita di una sola Form Cure L per trattare tutte le parti contemporaneamente, risparmiando in termini di tempo, spazio e manodopera.
Inizia a eseguire la polimerizzazione post-stampa di stampe 3D SLA in resina
Formlabs semplifica il completamento dei workflow di stampa 3D SLA con opzioni di polimerizzazione per grandi e piccoli volumi. Grazie a rigorosi test interni e alla convalida da parte di entità esterne, la Form Cure e la Form Cure L semplificano moltissimo l'incremento della produzione stereolitografica.
Le impostazioni pre-programmate per i materiali Formlabs facilitano la polimerizzazione post-stampa delle parti nella Form Cure e Form Cure L. Inoltre, è possibile salvare nuove impostazioni predefinite. Per avviare facilmente la polimerizzazione delle parti, acquista la Form Cure o Form Cure L per parti di grandi dimensioni o applicazioni ad alto rendimento. Per un elenco completo e aggiornato dei tempi e delle temperature di polimerizzazione della resina, consulta le risorse del nostro sito di assistenza:
Scopri la Form Cure e la Form Cure L o contatta il reparto vendite per maggiori informazioni.
