Scelta di un materiale per la prototipazione: sei proprietà da considerare

Modulo di flessione: quanto è rigido?

Il modulo di flessione è un parametro che valuta la resistenza di un materiale alla deformazione elastica quando sottoposto a sollecitazione.

Il modulo di flessione è un parametro che valuta la resistenza di un materiale alla deformazione elastica quando sottoposto a sollecitazione.

Il modulo di flessione, la misura più rilevante per le plastiche, indica la rigidità di un materiale o la sua tendenza a piegarsi. Un materiale molto rigido richiede una maggiore forza per deformarsi rispetto a un materiale più morbido. Un modulo di flessione elevato indica un materiale più rigido, come ad esempio il diamante, mentre un modulo di flessione basso indica un materiale più elastico, ad esempio una cinghia di gomma.

Il modulo di flessione e il modulo di elasticità (o modulo di Young) sono strettamente correlati e normalmente non presentano grosse differenze. Il modulo di taglio descrive la risposta di un materiale alle sollecitazioni da taglio come ad esempio quelle esercitate da un paio di forbici.

Se cerchi il materiale Formlabs con il più alto modulo di flessione, scegli la Rigid Resin. Altri materiali ad alta rigidità includono le resine standard e la Grey Pro Resin. La Tough Resin ha un modulo relativamente basso rispetto ad altre resine Formlabs.

Allungamento: si piega e si allunga?

L'allungamento rappresenta la resistenza di un materiale alla rottura quando sottoposto a estensione.

L'allungamento rappresenta la resistenza di un materiale alla rottura quando sottoposto a estensione.

L'allungamento fornisce un'indicazione di quanto un materiale può estendersi senza rompersi o formare crepe. I materiali rigidi, come le plastiche dure e fragili, presentano tipicamente un allungamento a rottura ridotto, mentre alcuni materiali morbidi ed elastici possono raggiungere una allungamento pari a diverse volte la lunghezza originale prima di rompersi. Un elevato grado di allungamento è importante per le parti destinate a imballaggi che devono piegarsi, come ad esempio un tubetto di dentifricio.

I materiali duttili, come la maggior parte delle gomme, hanno un elevato grado di allungamento mentre i materiali fragili, come vetro e ceramica, tendono ad avere un grado di allungamento basso perché non si deformano in modo plastico.

Se cerchi il materiale Formlabs con il maggior grado di allungamento, scegli la Durable Resin o la Tough Resin.

Resistenza agli urti: può assorbire gli urti?

La resistenza agli urti è l'abilità di un materiale di assorbire l'impatto e l'energia cinetica senza rompersi.

La resistenza agli urti è l'abilità di un materiale di assorbire l'impatto e l'energia cinetica senza rompersi.

La resistenza agli urti, a volte chiamata anche robustezza, si riferisce all'abilità di un materiale di rispondere a impatti improvvisi. Un materiale con resistenza agli urti elevata, come il policarbonato o il nylon, è in grado di assorbire energia e deformarsi in modo plastico prima di rompersi. Più semplicemente, un materiale con un'alta resistenza agli urti può cadere a terra senza rompersi.

"Robustezza" o resistenza agli urti non è sinonimo di rigidità. I materiali più conformi possono avere migliori risultati nell'assorbimento di urti improvvisi.

Se cerchi il materiale Formlabs con la maggior resistenza agli urti, scegli la Durable Resin. Altri materiali ad alta resistenza agli urti includono la Tough Resin e la Grey Pro Resin.

Carico di rottura: si rompe se sottoposto a tensione?

Il carico di rottura indica la resistenza di un materiale alla rottura quando sottoposto a tensione.

Il carico di rottura indica la resistenza di un materiale alla rottura quando sottoposto a tensione.

Un materiale con un carico di rottura elevato resisterà alla rottura quando sottoposto a tensione o tirato. Il carico di rottura a trazione indica il grado di sollecitazione massima che un materiale può supportare quando viene allungato o tirato prima di rompersi. Tra i materiali con un carico di rottura elevato ci sono il carbone, il vetro e l'acciaio.

Quando viene raggiunto il grado massimo di sollecitazione, i materiali fragili si rompono molto bruscamente, mentre invece quelli più duttili mostreranno un certo grado di deformazione plastica prima della rottura.

I più recenti progressi della stampa 3D consentono di raggiungere lo stesso carico di rottura delle plastiche tradizionali stampate a iniezione, come il polipropilene e l'acrilonitrile-butadiene-stirene.

Se cerchi il materiale Formlabs con il maggior carico di rottura, scegli la Rigid Resin. Altri materiali con un carico di rottura elevato sono le resine standard, la Grey Pro Resin, e la Tough Resin.

Temperatura di distorsione termica: sopporta il calore?

La temperatura di distorsione termica è la temperatura alla quale un materiale si deforma quando viene sottoposto a un carico specifico.

La temperatura di distorsione termica è la temperatura alla quale un materiale si deforma quando viene sottoposto a un carico specifico.

La temperatura di distorsione termica indica se un materiale è adatto ad applicazioni che richiedono temperature elevate ed è espressa come la temperatura (misurata in °C) alla quale un campione si deforma sotto un carico specifico (misurato in MPa).

Una temperatura di distorsione termica elevata è auspicabile per alloggiamenti e attacchi di elementi riscaldanti, nonché per componenti che entrano in contatto con liquidi o gas a temperature elevate, come stampi per iniezione, connettori per fluidi, valvole e ugelli.

Se cerchi il materiale Formlabs con la più elevata temperatura di distorsione termica, scegli la High Temp Resin. Altri materiali ad elevata temperatura di distorsione termica includono la Rigid Resin.

Attrito: si deforma se sottoposto a sollecitazione per lunghi periodi?

L'attrito è la tendenza di un materiale a spostarsi lentamente o deformarsi in modo permanente se sottoposto a sollecitazioni meccaniche.

L'attrito è la tendenza di un materiale a deformarsi lentamente se sottoposto a sollecitazione per un lungo periodo di tempo. Un materiale con attrito elevato avrà più probabilità di deformarsi rispetto a un materiale con attrito ridotto. L'attrito si differenzia da altre proprietà materiali per il fatto che viene misurato durante un periodo di tempo più lungo. L'attrito dipende dal tempo, dalla sollecitazione e dalla temperatura.

Scegliere un materiale con attrito ridotto è importante per parti che devono resistere a forti sollecitazioni o alte temperature mantenendo la loro forma nel tempo, ad esempio parti che devono sostenere un peso o parti che devono svolgere una certa funzione in modo ripetuto, come la pala di una turbina.

Se cerchi il materiale Formlabs con il livello di attrito più elevato, scegli la Rigid Resin o la Grey Pro Resin.

Un approccio multisfaccettato

Nella prassi quotidiana, i designer di parti in plastica non ottimizzano le parti in base a una singola proprietà, ma si trovano piuttosto a prendere decisioni per equilibrare diverse proprietà contemporaneamente, basandosi su esperienza, simulazioni effettuate al computer e altri valori di riferimento.

È possibile sviluppare una conoscenza sui diversi materiali e sul loro uso ottimale facendo riferimento a guide come questa, ma l'esperienza pratica è altrettanto importante. Prova diversi materiali per capirne il funzionamento. Fai delle ricerche sui materiali che compongono gli oggetti che usi nella vita di tutti i giorni e considerane le proprietà meccaniche. Di quali proprietà tengono conto queste parti, in rapporto al modo in cui verranno usate?

AAlcuni esempi pratici con le resine ingegneristiche Formlabs:

L'elevato grado di allungamento e la resistenza agli urti della Durable Resin di Formlabs la rendono un ottimo materiale per la prototipazione di contenitori per beni di consumo.
L'elevato grado di allungamento e la resistenza agli urti della Durable Resin di Formlabs la rendono un ottimo materiale per la prototipazione di contenitori per beni di consumo.

I contenitori per beni di consumo come i detergenti per la casa o lo shampoo devono avere un grado di allungamento abbastanza elevato da potersi piegare con la pressione di una mano per poi tornare alla loro forma originale e, allo stesso tempo, una resistenza agli urti tale da poter sopportare una caduta. Per questo prototipo abbiamo scelto la Durable Resin.

L'elevato modulo di flessione e il basso attrito della Grey Pro Resin di Formlabs la rendono un ottimo materiale per la prototipazione di questa staffa per lo schermo di un computer.
L'elevato modulo di flessione e il basso attrito della Grey Pro Resin di Formlabs la rendono un ottimo materiale per la prototipazione di questa staffa per lo schermo di un computer.

Una staffa (ad esempio quella per il supporto dello schermo di un computer) richiede un modulo di flessione elevato, che corrisponde alla rigidità. È importante, inoltre, scegliere un materiale con attrito ridotto, in modo che la parte continui a svolgere il proprio lavoro nel tempo senza deformarsi lentamente. In base a questi requisiti, la Grey Pro Resin è un'ottima scelta.

La Rigid Resin di Formlabs è caratterizzata da un modulo elevato, da un'ottima resistenza agli urti, da un'elevata temperatura di distorsione termica e da un attrito ridotto, quindi gli elementi sottili di questa ventola saranno in grado di resistere all'usura nel corso del tempo.
La Rigid Resin di Formlabs è caratterizzata da un modulo elevato, da un'ottima resistenza agli urti, da un'elevata temperatura di distorsione termica e da un attrito ridotto, quindi gli elementi sottili di questa ventola saranno in grado di resistere all'usura nel corso del tempo.

Una ventola richiede elementi sottili e resistenti. L'elevato modulo che caratterizza la Rigid Resin non significa semplicemente che le parti saranno robuste al termine della stampa. Un modulo elevato allo stato grezzo (ovvero prima della polimerizzazione post-stampa) permette di stampare parti molto sottili con precisione e con minori probabilità di insuccesso. L'ottima resistenza agli urti, l'elevata temperatura di distorsione termica e l'attrito ridotto rendono questo prototipo resistente alle condizioni atmosferiche.