Guida alla post-elaborazione e finitura delle stampe 3D SLA

La stampa 3D stereolitografica (SLA) è diventata molto popolare grazie alla capacità di realizzare parti e prototipi ad alta precisione, isotropici e impermeabili in una vasta gamma di materiali avanzati con dettagli complessi e una finitura superficiale liscia.

Tuttavia, le parti che escono dalla stampante non sono finite al 100%. Spesso, infatti, hanno bisogno della post-elaborazione. Anche nei casi in cui le parti risultano lisce e pronte all’uso una volta rimosse dalla piattaforma di stampa, alcuni interventi di finitura le renderanno adatte a una vasta gamma di applicazioni.

In questa guida tratteremo le nozioni più importanti relative alla post-elaborazione delle parti stampate in stereolitografia, dal lavaggio delle parti in alcool isopropilico alla polimerizzazione post-stampa mediante luce e calore, fino alla verniciatura, la levigazione e altro.

Nozioni di base per la post-elaborazione delle parti SLA

Lavaggio

Molti utenti si chiedono come verniciare le parti stampate in 3D mediante stereolitografia o come levigarle e lucidarle per creare modelli fantastici, pronti per i clienti. Per ottenere questo risultato, le parti vanno lavate per rimuovere dalle superfici la resina in eccesso. Il mancato lavaggio conferirà alle parti un aspetto appiccicose e inadeguato. Per questo motivo è fondamentale sottoporle alla post-elaborazione per il buon esito della stampa 3D.

Consigli per il lavaggio delle parti SLA:

  • Formlabs raccomanda di lavare le parti SLA in alcool isopropilico o in etere monometilico di tripropilenglicole. La maggior parte degli utenti trova che l’alcool isopropilico sia più efficace per il lavaggio delle parti. Tieni presente che le soluzioni di alcool isopropilico spesso si possono acquistare solo in grandi quantità, quindi, dovrai essere in grado di conservare l’alcool in eccesso per utilizzi successivi. Controlla la disponibilità nella tua zona prima di decidere in che modo procedere.
  • Le parti vanno agitate nel solvente e lasciate a mollo per una pulizia ottimale.
  • Le parti vanno lavate prima di rimuovere i supporti.
  • Quando si creano design con canali stretti, ad esempio per la microfluidica, potrebbe essere necessario l’uso di una siringa per pulire i residui interni di resina e impedirne la polimerizzazione, che bloccherebbe i canali.
  • Alcune parti possono aver bisogno di due lavaggi in alcool isopropilico o in etere monometilico di tripropilenglicole per una pulizia completa. Prima di procedere alla finitura, raccomandiamo di lavare le parti in acqua. Sta a te valutare se ciascuna parte è completamente pulita.
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Form Wash

La Form Wash consente di automatizzare questo processo. Le parti possono essere trasferite direttamente dalla stampante alla Form Wash, senza bisogno di rimuoverle dalla piattaforma di stampa, oppure rimuovendole e inserendole nel cestello di lavaggio. Una volta impostato il tempo e premuto il pulsante di avvio, puoi allontanarti dall’apparecchio, e tornare in un secondo momento.

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Polimerizzazione

Al termine della stampa in stereolitografia, la reazione di polimerizzazione potrebbe non essersi ancora conclusa. Questo significa che le parti stampate non hanno ancora acquisito le proprietà finali dei materiali e potrebbero non comportarsi come ci si aspetta, soprattutto in caso di parti rigide sottoposte a sollecitazioni. Esporre la stampa a luce e calore, un processo noto come polimerizzazione post-stampa, aiuta a migliorarne le proprietà dei materiali.

Consigli per la polimerizzazione delle parti SLA:

  • Per le resine standard, la polimerizzazione post-stampa è facoltativa. Altri tipi di resina devono essere sottoposti a polimerizzazione post-stampa per ottenere le loro proprietà meccaniche ottimali.
  • Ogni materiale va esposto al processo di polimerizzazione per un preciso lasso di tempo. Consulta qui i tempi di polimerizzazione per ciascun tipo di resina.

Per rendere il processo di polimerizzazione più semplice ed efficace, Formlabs ha progettato la Form Cure. Togli le parti dal lavaggio, lascia che si asciughino e mettile nella Form Cure. Questo apparecchio combina temperatura e luce per una polimerizzazione post-stampa ottimale. Seleziona la tua resina e la Form Cure avvierà il processo di polimerizzazione, che durerà esattamente il tempo necessario per massimizzare le proprietà fisiche della tua stampa.

La Form Cure è progettata per polimerizzare le parti stampate con stampanti SLA, come la Form 2, la Form 3 e la Form 3B.

Una Form 3L, una Form 3 e due unità Form Cure.

Esistono molti altri metodi di polimerizzazione post-stampa: si può usare la luce naturale, le lampade UV per unghie, le scatole di polimerizzazione UV fai da te ecc. Noi di Formlabs raccomandiamo fortemente di usare un’attrezzatura che usi sia la luce che il calore. La Form Cure è stata costruita per garantire la polimerizzazione perfetta, con un timer integrato per ogni tipo di resina. Tuttavia gli utenti possono creare o acquistare dispositivi personalizzati per la polimerizzazione purché le parti siano adeguatamente esposte sia al calore che alla luce.

Levigazione

Levigazione di una parte realizzata tramite stampa 3D SLA, in Clear Resin, dal team di Nix, con sede in Ontario.

La levigazione delle parti stampate in 3D tramite stereolitografia è spesso il metodo migliore per levigare i bordi, rimuovere le imperfezioni ed eventuali segni lasciati dai supporti. La levigazione a mano è più efficace se usata su forme semplici, ma può rivelarsi difficile o impossibile da applicare a oggetti complessi con fessure profonde e supporti interni. 

Il modo migliore per levigare le parti stampate in stereolitografia è quello di iniziare usando una carta abrasiva a grana grossa per poi passare gradualmente a una grana sempre più fine. Per esempio, se levigate usando carta abrasiva con grana 3000, le parti stampate in 3D tramite stereolitografia possono diventare lisce e lucide. Aumenta poco a poco la grana, lucidando e smussando la parte finché non otterrai la finitura desiderata. Con carta abrasiva a grana 12 000, le parti dovrebbero riflettere la luce. In caso di problemi, levigare la parte sotto l’acqua corrente o su un pezzo di carta abrasiva umida può aiutare a rendere più liscia la superficie delle parti rigide.

Sulle parti SLA, fin dal momento in cui vengono rimosse dalla piattaforma di stampa, hanno decisamente meno linee degli strati rispetto a parti stampate con altri processi di stampa 3D quali la stampa FDM. Spesso le linee degli strati non sono nemmeno visibili. Questo significa che le stampe ottenute tramite la stampa FDM spesso richiedono una levigazione significativamente maggiore per ottenere parti lisce. Detto questo, per ottenere una finitura superficiale liscia come il vetro, le parti realizzate tramite stereolitografia devono essere levigate per rimuovere ogni traccia degli strati, specialmente sulle parti sferiche. Aumentare gradualmente il numero di grana della carta abrasiva ti permetterà di eliminare o ridurre significativamente le linee degli strati su ogni parte stampata in stereolitografia. 

La motivazione più comune per la levigazione delle parti stampate in 3D è la rimozione dei segni lasciati dai supporti. Una volta acquisita confidenza con la stampa 3D, potrebbe valere la pena dedicare più tempo, durante il processo di preparazione della stampa, ad orientare le stampe 3D in modo da rimuovere o ridurre i supporti dalle parti più importanti di una stampa. Ad esempio, se stai stampando un busto o un modello, spesso è possibile orientare la parte così che il volto del modello non richieda supporti. In questo modo il processo di levigazione sarà molto più facile. 

Una volta che ottenuto un risultato soddisfacente, puoi eliminare ogni piccola imperfezione e la polvere lasciata dalla carta abrasiva sulla superficie della stampa con un semplice panno in microfibra. 

Se levighi in modo significativo una singola parte, ti consigliamo di lavarla e strofinarla con olio minerale per creare una finitura superficiale estremamente liscia. Come per qualsiasi altra tecnica, l’olio minerale potrebbe non produrre vantaggi considerevoli per la tua stampa, in base alla geometria della parte. Potresti dover levigare diverse parti prima di trovare la tecnica di finitura perfetta. 

Verniciatura

Un esempio di parte stampata in 3D tramite stereolitografia verniciata con acrilico.

Stampa con resina colorata: questo procedimento richiede la colorazione di 1 L di Clear Resin con inchiostro ad alcool, per ottenere un colore personalizzato. La Clear Resin modificata può quindi essere inserita in una stampante 3D di Formlabs che stamperà la parte nel colore personalizzato da te creato. Gli inchiostri ad alcool si dissolvono totalmente nella Clear Resin e costituiscono quindi i coloranti ideali per ottenere colori uniformi per tutta la stampa. Se hai intenzione realizzato parti stampate in 3D con resina colorata, ti consigliamo di usare una soluzione di lavaggio separata per queste parti, poiché la resina colorata si dissolverà durante il lavaggio. Etichetta la tua soluzione di lavaggio per tenere traccia dei tipi di coloranti utilizzati e assicurarti di non lavare accidentalmente una parte in White Resin in acqua contenente un colorante scuro. 

Clear Resin mescolata con inchiostro ad alcool.

Consiglio: Il Formlabs Color Kit è un classico pacchetto integrato per la miscelazione dei colori offerto da Formlabs. Il Color Kit permette di stampare in 3D in un’ampia gamma di colori senza la necessità di eseguire passaggi manuali quali la finitura e la verniciatura. Per vedere come funziona il kit di colorazione guarda il video di seguito. 

Per vedere il Color Kit in azione, guarda come il team di birdkids ha sviluppato un nuovo prodotto usando la stampa 3D e un’ampia gamma di materiali, tra cui il Color Kit, per creare il prototipo della gamma di colori del nuovo prodotto.

Tintura delle parti stampate in stereolitografia dopo la stampa: se non vuoi produrre un intero lotto di materiale colorato, ma hai comunque intenzione di colorare le parti, puoi applicare la tintura dopo la stampa. Puoi facilmente intingere alcune aree di interesse in diverse soluzioni di tintura per ottenere parti multicolore. 

Certe resine, come la Clear Resin e la Elastic Resin, saranno più facili da tingere rispetto ad altre. Anche in questo caso, raccomandiamo di creare una soluzione di inchiostro ad alcool e di immergere le parti stampate in 3D nella soluzione insieme ai supporti.

Uno dei vantaggi del colorare le parti stampate in 3D con resine colorate è quello di non dover cambiare il colore di un intero litro di resina. Al contrario, puoi stampare diverse parti in Clear Resin e tingerle in differenti colori. Le parti colorate stampate in 3D sono anche molto più facili da pulire con l’alcool isopropilico perché non richiedono un lavaggio con alcool isopropilico dedicato. 

Verniciatura con l'acrilico: Nel caso di modelli complessi con dettagli elaborati, l'unica possibilità è quella di applicare il colore tramite la verniciatura. Questa procedura può richiedere molto tempo e il risultato dipende dalle capacità degli utenti, ma offre maggiore libertà artistica. Tingere le parti SLA dopo la stampa o farlo usando i kit di colorazione di Formlabs richiederà un’unità di lavaggio a parte per non contaminare le altre parti. La verniciatura con l’acrilico elimina il problema, dato che le parti possono essere lavate e polimerizzate come al solito e verniciate una volta asciutte. 

Nelle mani di artisti esperti le parti colorate con l’acrilico prendono vita.

Verniciatura a spruzzo: la vernice a spruzzo consente di creare superfici lisce e sfumature di colore profonde ed è indicata soprattutto per le stampe ampie e piatte. Se realizzata da utenti esperti, la verniciatura a spruzzo delle parti stampate in 3D tramite stereolitografia può essere completata velocemente. La tecnica migliore consiste nell’applicare più passate sottili di vernice in un’unica sessione. Un primer a spruzzo è l'ideale per verniciare le parti stampate perché copre rapidamente la superficie con un rivestimento uniforme. Ti consigliamo di leggere la guida di Formlabs “Come trattare con primer e verniciare le parti stampate in 3D”, un tutorial passo dopo passo sulle buone pratiche di verniciatura a spruzzo delle parti stampate in 3D tramite stereolitografia. 

Tocco finale: rivestimento

Per un'installazione in Times Square, Window to the Heart, i team di Formlabs e di Aranda/Lasch hanno collaborato con una carrozzeria per rivestire tutte le piastrelle con Universal Clear di Lesonal.

Per le parti che devono lasciare a bocca aperta, c’è passaggio alternativo che gli utenti possono seguire durante il processo di lucidatura. Per lucidare completamente le parti stampate in 3D tramite stereolitografia, si può scegliere, invece di usare uno dei metodi di verniciatura menzionati sopra, di rivestirle. Solitamente, un rivestimento a spruzzo trasparente è l’ideale per conferire alle parti una finitura superficiale luccicante. Il rivestimento a spruzzo va applicato solo dopo che la parte è stata meticolosamente levigata.

Quando si rivestono le parti stampate in 3D, si consiglia di saltare il processo di polimerizzazione per la Clear Resin, poiché a volte può causare l'ingiallimento delle parti. Se la parte che stai rivestendo verrà utilizzata per fini puramente estetici, la polimerizzazione, che contribuisce prevalentemente a ottimizzare le proprietà meccaniche, potrebbe non essere necessaria. Al posto della polimerizzazione, si può lasciare la parte ad asciugare all’aria dopo un lavaggio in alcool isopropilico e acqua. Una volta asciutta, applica due o tre mani di vernice a spruzzo in un ambiente privo di polvere.

Galvanizzazione

Il rivestimento può anche aprire nuove strade per l’uso delle parti stampate in 3D. Una di queste è la galvanizzazione delle parti per cambiarne e migliorarne l’usabilità. La galvanizzazione è un processo elettrochimico durante il quale un sottile strato di ioni di metallo viene depositato sulla superficie di un oggetto. Sottoporre le superfici a trattamenti di galvanizzazione rafforza significativamente le parti sottostanti e migliora la resistenza dei materiali all’usura, all'esposizione ai raggi UV e alla corrosione. È un trattamento eccellente per le parti per uso finale ed è anche un’alternativa più economica alla stampa 3D in metallo.

Vuoi vedere la galvanizzazione in azione? Volkswagen ha stampato i coprimozzi con una stampante 3D SLA desktop di Formlabs usando la Clear Resin e poi ha eseguito il trattamento di galvanizzazione con uno strato di nickel dello spessore di circa 0,1 mm. Le parti così create sembrano di metallo ma vengono prodotte velocemente seguendo l'evoluzione del design e con limitazioni geometriche minime.

Scopri di più sulla stampa 3D

La post-elaborazione delle parti stampate in stereolitografia non è un processo complicato. Dopo un paio di stampe la maggior parte degli utenti è in grado di effettuare con facilità lavaggi, trattamenti di polimerizzazione post-stampa, verniciatura, levigazione e molto altro. Dare vita alle tue creazioni non è mai stato così semplice grazie alla stampa 3D desktop a prezzi accessibili e alla conoscenza delle pratiche di post-elaborazione delle parti. 

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