Il settore delle stampanti 3D di grande formato è uno dei più in crescita nel mercato della stampa 3D. È opinione diffusa che le stampanti 3D di grande formato abbiano prezzi inaccessibili, infatti fino a pochi anni fa non costavano meno di 100 000 €. Ma oggi ci sono opzioni molto più accessibili.
Sul mercato ci sono tre diversi processi di stampa 3D accessibili, in formato da banco, con un prezzo variabile tra i 5000 e i 20 000 € al massimo. Dato il costo elevato dell'esternalizzazione di parti e prototipi di grandi dimensioni, investire in una stampante 3D di grande formato può avere un ritorno d'investimento positivo nel giro di pochi mesi.
Come possono fare le aziende a scegliere la migliore stampante 3D professionale di grandi dimensioni tra le sempre più numerose opzioni disponibili?
Guida all'acquisto per scegliere la stampante 3D di grande formato più adatta a te in ogni fascia di prezzo e per qualsiasi applicazione.
Che cos'è una stampante 3D di grande formato?
In sostanza la stampa 3D di grande formato oggi si traduce in volumi di stampa superiori alle dimensioni di 15-20 cm cubi solitamente consentite dalle stampanti 3D desktop.
Oggi le misure ottimali per la maggior parte delle stampanti 3D sono intorno ai 30 cm in una delle dimensioni e tra i 15 e i 30 cm circa nelle altre due. Questa stampa 3D da banco accessibile e di grande formato può creare prototipi, modelli e parti per la produzione in scala reale per un'ampia gamma di applicazioni, tra cui beni di consumo, articoli per il settore sanitario, per quello industriale e molto altro.
Sul mercato ci sono anche stampanti 3D che vanno ben oltre queste dimensioni e possono stampare parti tra i 50 e i 100 cm, ma questo significa nella maggior parte dei casi che le opzioni sono limitate alle stampanti 3D industriali, con un prezzo decisamente più alto, una maggiore complessità e la necessità di strutture adeguate.
Tipi di stampanti 3D di grande formato
I tre processi di stampa 3D di grande formato disponibili a prezzi accessibili sono i seguenti: modellazione a deposizione fusa (FDM), stereolitografia (SLA) e sinterizzazione laser selettiva (SLS). Esaminiamo più da vicino ciascuna di queste tecnologie.
Modellazione a deposizione fusa (FDM)
La modellazione a deposizione fusa (FDM), nota anche come fabbricazione a fusione di filamento (FFF), crea le parti fondendo ed estrudendo il filamento termoplastico, che un ugello di stampa deposita strato per strato nell'area di stampa. La modellazione a deposizione fusa è la forma di stampa 3D più diffusa tra i consumatori, soprattutto grazie a un numero crescente di hobbisti.
Le stampanti FDM di grande formato di gamma media sono disponibili a prezzi che partono dai 4000 €, e di solito realizzano oggetti di dimensioni fino a 30 x 25 x 30 cm, mentre sistemi più grandi che possono creare parti alte fino a 60 cm sono disponibili a partire dai 6000 €.
Vantaggi della modellazione a deposizione fusa
La modellazione a deposizione fusa può essere utilizzata con una vasta gamma di termoplastiche standard, ad esempio ABS, PLA e le loro varie miscele. Questa tecnica è adatta per modelli Proof-of-Concept di base, nonché per la prototipazione a basso costo di parti semplici, come quelle che normalmente vengono lavorate.
Svantaggi della modellazione a deposizione fusa
La modellazione a deposizione fusa offre una risoluzione e una precisione inferiori rispetto alla stereolitografia e alla sinterizzazione laser selettiva, e non è l'opzione più adatta per la stampa di design complessi o parti con dettagli elaborati. Per ottenere una finitura di alta qualità sono necessari lenti processi di lucidatura meccanica e chimica, che richiedono molta manodopera. Alcune stampanti 3D FDM di grande formato utilizzano supporti solubili per ridurre al minimo queste problematiche e offrire una vasta gamma di termoplastiche ingegneristiche, ma hanno un costo decisamente elevato. Inoltre, nel caso di parti di grandi dimensioni, la stampa FDM tende a essere più lenta della stereolitografia o della sinterizzazione laser selettiva.
Perché la stampa di grande formato è importante
In questo rapporto confronteremo la stampa 3D in-house di grande formato con la Form 3L con altri metodi di produzione, tra cui l'esternalizzazione e l'uso di stampanti FDM.
Stereolitografia (SLA)
Le stampanti stereolitografiche (SLA) utilizzano un laser per polimerizzare la resina liquida, trasformandola in plastica indurita: questo processo viene chiamato fotopolimerizzazione. La stereolitografia è uno dei processi più apprezzati dai professionisti grazie all'alta risoluzione, alla precisione e alla versatilità dei materiali.
La stereolitografia in passato era disponibile solo in stampanti desktop più piccole o in macchine industriali il cui costo superava i 200 000 €. Ora, grazie alla stampante Form 3L di Formlabs, le aziende hanno accesso alla stereolitografia di qualità industriale a soli 11 000 €, con un volume di stampa di 30 X 33,5 x 20 cm.
La Form 3L è in grado di stampare prototipi di dimensioni pari a quelle di un casco in scala reale.
Vantaggi della stereolitografia
Le parti stampate in stereolitografia presentano una migliore risoluzione e precisione, dettagli più accurati e una finitura superficiale più liscia rispetto a tutte le altre tecnologie di stampa 3D, ma il suo vantaggio principale è la versatilità. La formulazione delle resine per stereolitografia offre una vasta gamma di proprietà ottiche, meccaniche e termiche in grado di imitare quelle delle termoplastiche industriali, standard e ingegneristiche.
La stereolitografia è un'ottima scelta per i prototipi di grandi dimensioni, ricchi di dettagli che richiedono tolleranze strette e superfici lisce, nonché per stampi, attrezzature, modelli per uso medico e parti funzionali. Inoltre offre la più ampia gamma possibile di materiali biocompatibili per applicazioni mediche e odontoiatriche e, tra gli altri, il materiale con la maggiore temperatura di distorsione termica, 238 °C. Questo la rende l'opzione ideale per alcune applicazioni ingegneristiche e di produzione. Con la Draft Resin, la Form 3L è inoltre l'opzione più veloce per la stampa 3D di parti di grandi dimensioni, fino a dieci volte più veloce rispetto alla modellazione a deposizione fusa.
Svantaggi della stereolitografia
L'ampia versatilità della stereolitografia si accompagna a una fascia di prezzo leggermente più alta. In seguito alla stampa le parti in resina ottenute tramite stereolitografia richiedono inoltre una post-elaborazione, cioè il lavaggio e la polimerizzazione post-stampa delle parti.
Ecco alcuni esempi di parti stampate in 3D di grandi dimensioni realizzate con la Form 3L:
Alcuni esempi di parti stampate in 3D di grandi dimensioni realizzate con la Form 3L.
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Stampa 3D di grande formato con Form 3L e Form 3BL
In questo webinar, Maeli Latouche, Marketing Manager, e Luca Valentino Colmi, ingegnere a Formlabs, presentano le soluzioni per la stampa 3D di grande formato Formlabs, Form 3L e Form 3BL per la stampa biocompatibile.
Sinterizzazione laser selettiva (SLS)
Le stampanti 3D a sinterizzazione laser selettiva (SLS) utilizzano un laser ad alta potenza per fondere piccole particelle di polvere di polimeri. La polvere non fusa sostiene la parte durante il processo di stampa ed elimina la necessità di strutture di supporto dedicate, una caratteristica che rende la sinterizzazione laser selettiva particolarmente efficace nel realizzare parti meccaniche complesse.
Grazie alla sua capacità di produrre parti con ottime proprietà meccaniche, la sinterizzazione laser selettiva è la tecnologia di produzione additiva più comune per le applicazioni industriali.
Come la stereolitografia, in passato la sinterizzazione laser selettiva era disponibile solo in macchine industriali il cui prezzo partiva dai 200 000 €. Oggi, grazie alla stampante SLS Fuse 1 di Formlabs, le aziende possono avere accesso alla sinterizzazione laser selettiva industriale a partire dai 16 500 € con un volume di stampa di 32 x 16,5 x 16,5 cm.
Parti stampate con la stampante 3D SLS Fuse 1.
Vantaggi della sinterizzazione laser selettiva
La sinterizzazione laser selettiva (SLS) non richiede strutture di supporto specifiche ed è ideale per figure geometriche complesse, inclusi dettagli interni, sottosquadri, pareti sottili e dettagli in negativo. Le parti prodotte tramite stampa SLS hanno delle caratteristiche meccaniche eccellenti, con una resistenza simile a quella delle parti create a iniezione.
Il materiale più utilizzato per la sinterizzazione laser selettiva è il nylon, una termoplastica ingegneristica molto diffusa, con proprietà meccaniche eccellenti. Il nylon è leggero, resistente e flessibile, nonché stabile se sottoposto a impatti, sostanze chimiche, calore, raggi UV, acqua e sporco.
La combinazione di costo ridotto per parte, alta produttività e materiali diffusi rendono la sinterizzazione laser selettiva una scelta molto comune tra gli ingegneri per la prototipazione funzionale, oltre che un'alternativa dal costo contenuto per lo stampaggio a iniezione per la produzione ponte o di un numero limitato di parti.
Svantaggi della sinterizzazione laser selettiva
La sinterizzazione laser selettiva, tra le tre tecnologie, è quella che richiede l’investimento iniziale più alto. Nonostante il nylon sia un materiale estremamente versatile, la gamma di materiali adatti alla sinterizzazione laser selettiva è più limitata rispetto a quella della modellazione a deposizione fusa o della stereolitografia. Le parti escono dalla stampante con una finitura superficiale leggermente ruvida e per renderle lisce è necessario un processo di sabbiatura.
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Stampa di grande formato FDM, SLA e SLS a confronto
Le tecnologie di stampa 3D di grande formato non sono intercambiabili: ognuna ha diversi vantaggi e svantaggi che la rendono adatta ad applicazioni specifiche.
| Modellazione a deposizione fusa (FDM) | Stereolitografia (SLA) | Sinterizzazione laser selettiva (SLS) | |
|---|---|---|---|
| Risoluzione | ★★☆☆☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ |
| Precisione | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★★★ |
| Finitura superficiale | ★★☆☆☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ |
| Rendimento | ★★★★☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ |
| Design complessi | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ |
| Facilità di utilizzo | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★☆ |
| Volume di stampa | 30 x 25 x 30 cm e oltre | 30 × 33,5 × 20 cm | 32 × 16,5 × 16,5 cm |
| Fascia di prezzo | A partire da 4000 €. | A partire da 11 000 €. | A partire da 16 500 €. |
| Materiali | Termoplastiche standard, ad esempio ABS, PLA e loro miscele. | Varietà di resine (plastiche termoindurenti). Standard, ingegneristiche (simil-ABS, simil-polipropilene, simil-silicone, flessibili, resistenti al calore), colabili, dentali e mediche (biocompatibili). | Termoplastiche ingegneristiche, di solito il nylon e i suoi composti |
| Applicazioni ideali | Modelli Proof-of-Concept semplici, prototipazione a basso costo di parti semplici. | Prototipi molto dettagliati, che richiedono tolleranze strette e superfici lisce, stampi, attrezzature, modelli per uso medico e parti funzionali. | Geometrie complesse, prototipi funzionali, produzione ponte o di piccoli lotti. |
| Svantaggi | Basso livello di precisione e risoluzione; non è l'opzione più adatta per la stampa di design complessi o parti con dettagli elaborati. La modalità più lenta di stampa 3D di grande formato. | Dopo la stampa le parti richiedono la post-elaborazione. | La selezione di materiali è limitata; per ottenere una finitura superficiale liscia le parti richiedono un processo di sabbiatura. |
Come scegliere una tecnologia di stampa 3D
Non sai quale tecnologia di stampa 3D è più adatta alle tue esigenze? In questa guida confrontiamo le tecnologie di stampa 3D FDM, SLA ed SLS in base alle valutazioni di acquisto più comuni.
Stampa 3D in grande formato: produzione esterna o in-house
Una stampante 3D di grande formato comporta un investimento iniziale cospicuo, ma spesso permette di recuperare l’investimento iniziale anche più in fretta di macchine più piccole.
Esternalizzare la produzione a servizi esterni è consigliabile quando la tua azienda ricorre alla stampa 3D solo occasionalmente. I servizi esterni dispongono generalmente di vari processi di stampa 3D in-house quali stereolitografia, sinterizzazione laser selettiva, modellazione a deposizione fusa e stampanti 3D per i metalli. Possono anche fornire consigli circa differenti materiali e offrire servizi a valore aggiunto quali progettazione o finitura avanzata.
Gli svantaggi principali dell'esternalizzazione sono il costo e i tempi di realizzazione. Uno dei maggiori vantaggi della stampa 3D è la sua velocità rispetto ai metodi di produzione tradizionali, soprattutto nei casi in cui la realizzazione di parti esternalizzate richiede una o addirittura più settimane.
Spesso esternalizzare la stampa 3D di parti di grandi dimensioni ha anche un costo molto elevato. A seconda del numero di parti prodotte e del volume di stampa, l'investimento in una stampante 3D di grande formato può essere recuperato in pochi mesi.
Ad esempio, il produttore di attrezzature per lo sci e l'arrampicata Black Diamond ha aggiunto alla sua flotta una stampante SLA di grande formato Form 3L per creare prototipi in scala reale in-house.
"Abbiamo ridotto i costi per i prototipi in scala reale da 425 € a stampa a 70 € a stampa. Con un risparmio simile, è possibile ammortizzare il costo della Form 3L in soli tre mesi." afferma il tecnico di ricerca e sviluppo Matt Tetzl.
| Esternalizzazione | In-house | |
|---|---|---|
| Durata | 7 giorni | 3 giorni |
| Costo | ~ 425 € | ~ 70 € |
Stampando prototipi in scala reale in-house sulla Form 3L, Black Diamond ha ridotto i costi di prototipazione dell'80-90%.
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Sfruttare la potenza della stampa 3D in grande formato
L'ultima generazione di stampanti 3D di grande formato ha reso la produzione di prototipi e parti di grandi dimensioni più veloce e molto più conveniente, aprendo le porte della stampa 3D a quasi tutte le aziende, che ora possono migliorare lo sviluppo di prodotto e la produzione.
Con la Form 3L e la Fuse 1, le prime stampanti SLA e SLS accessibili di grande formato, Formlabs si impegna a rivoluzionare la stampa 3D professionale. Trova subito la stampante 3D Formlabs più adatta alle tue esigenze e scopri i vantaggi della stampa 3D per la tua azienda.
