Formlabs presenta la Flame Retardant Resin per stampe 3D ad alte prestazioni

Per i settori aeronautico, elettronico, dei dispositivi medici e dei trasporti, la richiesta di parti ignifughe non è una novità. Questi ambienti, in cui è frequente la presenza di scintille, etere o altri combustibili, richiedono una rigorosa supervisione normativa per garantire la sicurezza dei luoghi di lavoro e dei prodotti. La certificazione standard per queste discipline è la UL 94, che attesta le proprietà antifiamma dei materiali plastici determinando la tendenza di un materiale a spegnersi o a propagare le fiamme una volta acceso. La Flame Retardant Resin di Formlabs possiede la certificazione UL 94 V-0 Blue Card, supera i test FAR 25.853(a) per la resistenza a fiamme, fumo e tossicità ed è adatta ad ambienti pericolosi con fiamme libere, fonti di ignizione e temperature elevate.

In genere, le plastiche in grado di soddisfare questi standard vengono sottoposte a lavorazione meccanica, stampaggio a iniezione o fusione. Spesso questi processi richiedono costose attrezzature industriali o ore di lavoro manuale. Molte aziende si affidano a officine esterne o a operazioni di stampaggio, ma si imbattono in tempi di realizzazione che durano settimane o in spese di spedizione elevate. I processi in-house più convenienti, come la fusione, richiedono un processo di fusione del silicone e del poliuretano in più fasi, utilizzando modelli realizzati con la lavorazione meccanica o con la stampa 3D. In genere, i flussi di lavoro esternalizzati o in-house sono costosi o inefficienti e richiedono molta manodopera, pertanto non possono essere utilizzati per le applicazioni che richiedono la classificazione UL 94.

Gli sviluppi di alcuni materiali per la stampa 3D hanno consentito di ottenere materiali resistenti alle alte temperature o ignifughi, ma non senza inconvenienti. Molti produttori di stampanti 3D a modellazione a deposizione fusa (FDM) propongono filamenti ignifughi, ma si tratta di parti non adatte per test funzionali, per parti destinate all'utilizzo finale rivolte ai clienti o per applicazioni di manutenzione e riparazione. Già in passato, altre tecnologie, come la SLA, hanno offerto materiali per la stampa 3D resistenti alle alte temperature, isotropici, resistenti e con una finitura superficiale di qualità superiore, ma non hanno ottenuto la certificazione UL 94.

La Flame Retardant Resin combina diversi aspetti per rendere possibili applicazioni ad alte prestazioni e flussi di lavoro certificati e sicuri, il tutto con l'accessibilità e la potenza della piattaforma SLA di Formlabs. Dopo la polimerizzazione post-stampa a 80 °C per 120 minuti, le parti realizzate con la Flame Retardant Resin hanno una temperatura di distorsione termica di 111 °C a 0,45 MPa e un modulo di elasticità di 3,1 GPa.Altri materiali concepiti per le alte temperature possono essere fragili, ma la Flame Retardant Resin può essere utilizzata come componente in un assemblaggio funzionale e può essere forata per realizzare filettature. Le parti sono rigide e resistenti allo scorrimento, per cui sono affidabili e stabili in ambienti chiusi e industriali. A differenza di molte parti FDM, la Flame Retardant Resin presenta una finitura superficiale liscia e opaca, con linee pulite e un'elevata precisione dimensionale, che rende le parti adatte a prodotti per utilizzo finale o a componenti di assemblaggi che richiedono tolleranze ridotte.

^{*Ci sono due opzioni di polimerizzazione post-stampa per la Flame Retardant Resin. Consulta la scheda tecnica per capire l'effetto delle varie opzioni di polimerizzazione post-stampa sulle proprietà meccaniche e poter scegliere l'opzione più adatta all'utilizzo che intendi fare delle parti stampate. Per ottenere la massima temperatura di distorsione termica di 111 °C a 0,45 MPa, esegui la polimerizzazione post-stampa nella Form Cure per 120 minuti a 80 °C. Per applicazioni che non richiedono la massima resistenza al calore, ma che possono trarre vantaggio da una maggiore tenacità, effettua la polimerizzazione post-stampa nella Form Cure per 60 minuti a 70 °C.}

Settori come quello aerospaziale e automobilistico sono soliti integrare nei flussi di lavoro di prototipazione la stampa 3D, ma spesso devono optare per metodi di produzione tradizionali nella fase di sviluppo, per rispettare i requisiti normativi in materia di infiammabilità. I materiali comuni per la stampa 3D potrebbero avere le temperature di resistenza e di distorsione termica necessarie per superare i test funzionali, ma non la classificazione UL. Adesso, con la Flame Retardant Resin, le grandi aziende possono ridurre i tempi di sviluppo e perfino utilizzare un materiale comune a tutti i team, dalla progettazione alle operazioni di manutenzione e riparazione, fino ai fissaggi per la produzione.

Per molti settori, le parti di ricambio per la manutenzione e la riparazione devono essere ordinate ai produttori di parti originali per garantire che il prodotto resti conforme. La stampa 3D SLA non è sempre stata un'opzione praticabile, nonostante il costo per unità ridotto e la sua efficienza. Con la Flame Retardant Resin, la stampa 3D SLA può finalmente essere utilizzata come soluzione per la produzione su richiesta di parti di ricambio.

Grazie a piattaforme scalabili come la Form 3+ e la Form 3L, i team più numerosi possono aumentare la capacità della propria flotta di stampanti 3D senza dover ricorrere a ingenti investimenti, offrendo a tutti i membri del team l'accesso a un materiale ignifugo, autoestinguente, tenace e robusto che può essere utilizzato in contesti reali.

La Flame Retardant Resin può semplificare il flusso di lavoro dei prodotti passando dalle iterazioni di design alla realizzazione di volumi ridotti di parti per utilizzo finale. Utilizzando la Flame Retardant Resin e la Form 3+ o la Form 3L di Formlabs, è possibile realizzare rapidamente prototipi con lo stesso materiale che si utilizzerà per i test funzionali e ambientali e per la produzione di volumi medio-bassi. L'utilizzo di un unico materiale per tutto il processo contribuisce a ridurre il numero di riprogettazioni e consente ai responsabili di prodotto di concentrarsi pienamente sulle prestazioni e sul feedback degli utenti. Parti resistenti e funzionali, in grado di superare gli ostacoli normativi, aiutano le aziende a far arrivare i loro prodotti nelle mani dei consumatori e a sfruttare le opportunità di mercato.

NZ Technologies (NZTech) è un'azienda specializzata nel design e nella realizzazione di prodotti avanzati per l'interazione uomo-macchina, come le piattaforme di visualizzazione touchless per applicazioni mediche e chirurgiche. In molti degli ambienti di utilizzo finale, i prodotti devono possedere una certificazione UL completa, dall'inizio alla fine. Per le applicazioni del settore sanitario, come i dispositivi medici, i prodotti dovranno essere realizzati con materiali ignifughi e autoestinguenti così da soddisfare i requisiti della sala operatoria. Per semplificare il processo di design, anche i prototipi estetici vengono realizzati con gli stessi materiali.

Il team di NZTech utilizzava un filamento per stampante FDM per la prototipazione del prodotto TIPSO® AirPad, un'interfaccia touchless per chirurghi, ma le parti avevano una risoluzione e una precisione insufficienti. Per questo motivo, Jordan Karyanto, ingegnere capo dell'hardware di NZTech, aveva bisogno della risoluzione e della potenza della sua Form 3+, nonché la classificazione UL 94 per soddisfare le normative IEC 60601-1 (internazionale) ed EN 60601-1 (europea) e ottenere la certificazione del prodotto. NZTech ha avuto la possibilità di provare in anteprima la Flame Retardant Resin e di combinare questi vantaggi in un unico potente flusso di lavoro.

Karyanto e il suo team hanno utilizzato la Form 3+ per ottenere parti precise che richiedono interventi di post-elaborazione minimi per la preparazione ai test e alle certificazioni per altri settori. "Se realizziamo una parte per i test, questa deve essere simile al prodotto finale e funzionare nello stesso modo. Vogliamo riuscire a inserire facilmente un componente elettronico in un alloggiamento e questo richiede precisione dimensionale. Se la custodia viene realizzata con la Flame Retardant Resin, viene accettata durante la fase di test, per cui otteniamo sia la funzionalità che la conformità", afferma Karyanto.

Avance Design, azienda di sviluppo prodotti e consulenza ingegneristica di Indianapolis, negli Stati Uniti, utilizza la stampa 3D da oltre dieci anni, ma ogni volta che viene sviluppato un nuovo materiale per la stampa 3D, vede aprirsi nuove opportunità e applicazioni. Abbiamo parlato con Tony Parker, direttore di Avance Design, del workflow che utilizza con la Flame Retardant Resin.

Oltre alla fusione, allo stampaggio, alla lavorazione meccanica e alla stampa FDM, Avance utilizza tre stampanti SLA Form 3+ e due Form 3L per sviluppare prodotti per la medicina, la robotica, l'architettura e l'elettronica. Per produrre parti per uno dei suoi clienti nel settore dell'elettronica, Avance doveva eseguire un procedimento di fusione del poliuretano. Parker avrebbe dovuto realizzare un modello attraverso la lavorazione meccanica o la stampa 3D, poi costruirvi intorno uno stampo in silicone, quindi trovare un poliuretano con classificazione UL disponibile in commercio, versarlo nello stampo in silicone, e infine estrarre la parte in poliuretano ottenuta e sottoporla a post-elaborazione. "Per ogni parte ci sarebbero voluti giorni e se avessimo ricevuto un ordine di 20 parti ci sarebbero volute circa tre settimane", dice Parker.

Ora, con la Flame Retardant Resin di Formlabs, Parker può ridurre i passaggi e passare dal progetto CAD alla parte finita molto più rapidamente. "La possibilità di stampare in 3D la parte con la Flame Retardant Resin accorcia i tempi fino a una settimana per tutte e 20 le parti", spiega Parker.

Oltre a ridurre i tempi e la manodopera necessari per realizzare parti con certificazione UL, il flusso di lavoro SLA di Formlabs con la Flame Retardant Resin garantisce libertà di design, una finitura superficiale superiore e parti resistenti e durevoli in grado di sopportare sollecitazioni aggiuntive come quelle delle viti.