Stampa 3D SLA e PolyJet: confronto approfondito

Le stampanti 3D PolyJet e SLA creano entrambe parti di resina ad alta risoluzione, ma ci sono diversi benefici e inconvenienti per applicazioni specifiche. Perciò, è utile confrontare i rispettivi punti di forza e debolezza in alcune categorie chiave.

Una delle maggiori differenze tra le stampanti PolyJet e SLA riguarda i costi. Quando i brevetti SLA hanno iniziato a scadere alla fine degli anni 2000 e sono state introdotte sul mercato stampanti 3D SLA desktop di formato più piccolo, il costo delle stampanti SLA è diminuito di 100 volte. Oggi, il prezzo delle stampanti SLA professionali parte da circa 3750 $, mentre quello delle stampanti da banco di grande formato parte da 11 000 $. 

Per contro, le stampanti PolyJet sono notevolmente più costose, con prezzi che vanno dai 30 000 $ a oltre 500 000 $. Questo è solo il costo dell'apparecchio, i piani di assistenza obbligatori possono arrivare a costare annualmente fino al 20% del prezzo di una stampante PolyJet: un importo che consentirebbe di acquistare ogni anno una flotta di stampanti SLA.

Inoltre, i materiali PolyJet sono in genere da due a tre volte più costose delle resine SLA. Ne consegue che il costo complessivo per parte delle stampe PolyJet è molte volte superiore a quello di una stampa SLA. Le stampanti PolyJet richiedono anche maggiore manutenzione, il che aumenta la manodopera necessaria per utilizzare queste macchine. 

Quindi, a meno che una PolyJet non sia specificamente necessaria per una determinata applicazione, come modelli a colori o parti multi-materiale, è probabile che con una stampante SLA il ritorno sull'investimento sia maggiore.

Dato che la stampa 3D è un processo additivo, a ogni strato è possibile che si verifichi un'imprecisione, e il processo di formazione degli strati influenza il livello di precisione, definito come la ripetibilità dell'accuratezza di ogni strato. Tolleranza, accuratezza e precisione della stampa 3D dipendono da molti fattori diversi: processo di stampa 3D, materiali, impostazioni del software, post-elaborazione e altro. 

Sia le stampanti 3D PolyJet che le SLA sono tra i processi di stampa 3D più accurati e precisi, con tolleranze di ± 0,2% circa (limite inferiore: ± 0,1 mm). Grazie a sorgenti di luce ad alta precisione, questi processi permettono di produrre dettagli precisi e ottenere sempre risultati di alta qualità. 

A seconda della geometria del modello, le parti stampate in 3D in PolyJet e SLA possono richiedere strutture di supporto, che sono fondamentali per ottenere un'alta precisione dimensionale, specialmente con geometrie complesse o pareti sottili di grandi dimensioni.

Con la stereolitografia, i supporti vengono rimossi manualmente durante la post-elaborazione. Le stampanti Formlabs LFS offrono supporti leggerissimi migliorati che possono essere rimossi in pochi secondi, così da farti risparmiare tempo in fase di post-elaborazione. Le parti stampate in stereolitografia sono anche note per la finitura superficiale liscia che, a seconda del materiale, può essere opaca o lucida.

Con le stampanti PolyJet, le strutture di supporto vengono lavate via con un getto d'acqua durante la post-elaborazione. Questo flusso di lavoro esercita delle forze sulle parti e può rompere dettagli intricati o piegare pareti sottili. Le stampanti PolyJet permettono di creare stampe con una superficie opaca o lucida. Tuttavia, la finitura lucida è limitata alle sezioni del modello in cui non viene usato il materiale di supporto.

Una delle maggiori differenze tra PolyJet e SLA è la disponibilità di materiali, che definisce anche le applicazioni possibili per queste stampanti.

A seconda del modello di stampante, la maggior parte delle stampanti 3D PolyJet supporta da cinque a dieci materiali diversi. Questi vanno da materiali standard per prototipi a materiali di colori diversi, materiali trasparenti e materiali biocompatibili. Stampanti 3D PolyJet di gamma più alta ​​supportano anche la stampa con più materiali contemporaneamente, permettendo nuove applicazioni, come la stampa di prototipi multicolori e multi-materiale. 

Tuttavia, le stampanti PolyJet possono lavorare solo con materiali a bassa viscosità, il che limita molto la gamma di proprietà disponibili. I materiali PolyJet hanno anche una bassa temperatura di distorsione termica (HDT), in genere attorno ai 45-50 °C, perciò possono anche iniziare a sciogliersi e perdere la forma se sottoposti a un'illuminazione intensa. Ne risulta che la stampa PolyJet è ideale solo per la creazione di modelli concettuali e l'applicazione a prototipi non funzionali, nonché ad alcune applicazioni mediche e dentali che richiedono biocompatibilità.

Le stampanti 3D SLA supportano una gamma di materiali molto più ampia di una tipica stampante PolyJet, con oltre 30 materiali per le stampanti 3D Formlabs. Le resine per la stereolitografia possono essere morbide o rigide, trasparenti oppure opache, rinforzate con materiali secondari quali vetro, cera o ceramica o dotate di proprietà meccaniche quali elevata temperatura di distorsione termica o resistenza all'impatto. 

I materiali SLA possono avvicinarsi molto ai materiali termoplastici di uso finale per la prototipazione rapida, con alcuni materiali formulati per essere morbidi, termicamente e chimicamente resistenti, durevoli o dimensionalmente stabili se sottoposti a carico. La stampa 3D SLA offre anche la più ampia gamma di materiali biocompatibili per applicazioni odontoiatriche e mediche.

Entrambi i flussi di lavoro della stampa 3D PolyJet e SLA si suddividono in tre stadi: progettazione, stampa 3D e post-elaborazione.

Scopri come passare dalla progettazione alla stampa 3D con la stampante 3D SLA Form 3+. 

Per prima cosa, usa un software CAD o i dati di una scansione 3D per progettare un modello ed esportalo in un formato di file stampabile in 3D (STL oppure OBJ). Le stampanti 3D quindi richiedono la preparazione della stampa o un software di stratificazione per specificare le impostazioni di stampa e suddividere il modello digitale in strati per la stampa.

Sia le stampanti 3D PolyJet che le SLA professionali vengono fornite con un software proprietario e con impostazioni predefinite per ciascun materiale, attentamente testate per assicurare la più elevata percentuale di successo delle stampe.

L'impostazione delle stampe con strumenti avanzati di preparazione della stampa come PreForm è plug-and-play. PreForm può essere scaricato gratuitamente: provalo ora.

Quando il processo di stampa 3D è avviato, le stampanti 3D possono lavorare senza supervisione, anche durante la notte, fino a stampa terminata. Sia le stampanti PolyJet che le stampanti 3D SLA avanzate come la Form 3+ e la Form 3L sono dotate di un sistema a cartuccia che ricarica il materiale automaticamente.

Per la post-elaborazione delle parti è necessario rimuovere il materiale di supporto manualmente da una parte stampata in PolyJet usando un getto d'acqua o una combinazione di bagni in sostanze chimiche e distacchi per i supporti spessi. Questo processo può piegare le parti con pareti sottili e rompere facilmente le parti delicate. Le parti in PolyJet non necessitano della polimerizzazione post-stampa: i modelli escono dalla stampante completamente polimerizzati.

Le stampanti PolyJet richiedono spesso una maggiore manutenzione rispetto a una tipica stampante SLA. Sarà necessario pulire la testina di stampa, il supporto di stampa e il rullo dopo ogni utilizzo. Inoltre, sarà necessario pulire quotidianamente le lampade UV e il tergi-resina ed effettuare regolari test per assicurarsi che la stampante rimanga in buone condizioni operative. 

Le stampanti PolyJet richiedono impostazioni e formazione con installazione sul posto. Il flusso di lavoro più complesso e la curva di apprendimento più lenta rendono necessaria la presenza di un tecnico esperto per il funzionamento e la manutenzione.

Le parti stampate in stereolitografia hanno bisogno di essere lavate in alcool isopropilico o altri solventi per rimuovere eventuali tracce di resina non polimerizzata dalla superficie. Se si usa il flusso di lavoro standard, bisogna prima rimuovere le parti dalla piattaforma di stampa, per poi immergerle manualmente in un bagno di solventi per pulire eventuale resina in eccesso.

Soluzioni professionali come la Form Wash e la Form Wash L automatizzano il processo. Le parti possono essere trasferite direttamente dalla stampante alla Form Wash o alla Form Wash L, che le pulisce agitando il solvente e sollevandole automaticamente dal bagno di alcol quando il processo è terminato.

Dopo l'asciugatura delle parti sciacquate, alcuni materiali SLA richiedono la polimerizzazione post-stampa, un processo che aiuta le parti a raggiungere la maggiore robustezza e stabilità possibili. Questo può anche venire automatizzato con soluzioni polimerizzanti come la Form Cure e la Form Cure L. 

La rimozione dei supporti dalle parti stampate in stereolitografia comporta il taglio delle strutture di supporto e una leggera levigazione delle parti per rimuovere i segni lasciati dai supporti. La tecnologia Low Force Stereolithography (LFS)™ di Formlabs offre supporti leggeri che consentono all'intero oggetto di essere staccato dalla propria base di supporto in pochi secondi, lasciando segni minimi e riducendo il tempo speso nella post-elaborazione.

Oltre a mantenere pulita la stampante e l'area di lavoro, le stampanti professionali 3D SLA in genere non richiedono una manutenzione regolare. Inoltre, il flusso di lavoro semplice permette a chiunque in azienda di usare una stampante SLA in modo indipendente, dopo meno di un'ora di formazione.

Qualora siano necessarie ulteriori operazioni di post-elaborazione, le parti stampate in PolyJet e in stereolitografia possono essere lavorate, trattate con primer, verniciate e assemblate per applicazioni e finiture specifiche. 

Le stampanti PolyJet sono disponibili in varie misure, dai più piccoli modelli da banco alle grandi macchine industriali di diverse tonnellate. A causa delle differenze tecnologiche, sviluppare macchine PolyJet più grandi è meno complesso. 

Le prime stampanti 3D SLA erano per lo più grandi macchine industriali che offrivano grandi volumi di stampa, ma spesso a un costo anche maggiore rispetto alla PolyJet e con un flusso di lavoro molto più complesso. Tuttavia, grazie al rapido sviluppo della tecnologia di stampa, le stampanti SLA sono ora disponibili sia in formati compatti da scrivania che in grandi formati da banco.

Il processo della stereolitografia inversa, alla base delle più accessibili stampanti SLA da scrivania e da banco, riduce ingombro e costo, ma le maggiori forze di distacco introducono limitazioni per quanto riguarda materiali e volume di stampa, e le parti più grandi richiedono strutture di supporto robuste affinché la stampa abbia successo.

Con l'introduzione del processo di stampa Low Force Stereolithography (LFS) alla base della Form 3 e della Form 3L, Formlabs ha completamente riprogettato l'approccio alla stampa 3D con resina per ridurre drasticamente le forze esercitate sulle parti durante il processo di stampa. L'illuminazione lineare uniforme e le forze ridotte del serbatoio flessibile fanno in modo che la tecnologia LFS possa aumentare in scala senza soluzione di continuità l'area di stampa, costruita attorno allo stesso potente motore di stampa.

La prima stampante a resina conveniente e di grande formato, la Form 3L, fornisce rapidamente parti di grandi dimensioni grazie a due Light Processing Unit (LPU) sfalsate che funzionano simultaneamente lungo un percorso di stampa ottimizzato. Con un volume di stampa cinque volte superiore rispetto alle attuali stampanti SLA, la Form 3L elimina le restrizioni dimensionali che a volte intralciano il flusso di lavoro sugli apparecchi desktop più piccoli, pur mantenendosi all'interno di una fascia di prezzo competitiva.

Sia la PolyJet che la SLA sono considerate tra le più veloci tecnologie di stampa 3D. 

Le stampanti 3D PolyJet offrono una grande velocità di stampa all'interno di un cubo di cinque pollici, ma per modelli e stampe più grandi la velocità rallenta notevolmente, dato che la testina di stampa si deve spostare maggiormente, quindi il completamento degli strati richiede più tempo. Nelle stampanti SLA, laser e galvanometri hanno la stessa velocità sia per le stampe grandi che per le stampe piccole.

Inoltre, le stampanti PolyJet dispongono di una gamma limitata di soluzioni automatizzate di post-elaborazione, così se con una stampante PolyJet l'effettivo processo di stampa può essere più rapido, la post-elaborazione è spesso più lenta e laboriosa.

La velocità può dipendere anche dal materiale utilizzato. Grazie alla sua velocità di stampa quattro volte superiore rispetto ai materiali SLA standard di Formlabs, la Draft Resin è ideale per la realizzazione di prototipi iniziali e iterazioni rapide, nonché di modelli ortodontici e dentali. Dall'alta velocità di preparazione della stampa fino ai tempi ridotti al minimo per la rimozione dei supporti e la polimerizzazione, la Draft Resin ha ottimizzato il flusso di lavoro per massimizzare concretamente l'efficienza.

Ciascuna tecnologia di stampa 3D ha i suoi punti di forza, i suoi punti deboli, i suoi requisiti ed è adatta per diverse applicazioni e aziende. La seguente tabella riassume alcune delle caratteristiche e delle considerazioni principali nel confronto tra le stampanti 3D PolyJet e quelle SLA.

Sia la tecnologia di stampa 3D PolyJet che SLA presentano vantaggi unici, dall'elevata accuratezza e precisione a una finitura liscia, stampa veloce e materiali ad alte prestazioni. Tuttavia, la tecnologia SLA si è evoluta più velocemente e fornisce benefici unici, specialmente considerando i costi, la semplicità d'uso e i possibili campi di applicazione.

Formlabs offre due sistemi di stampa 3D SLA di alta precisione, un crescente catalogo di materiali specialistici, un software intuitivo per la preparazione e la gestione delle stampe e un'assistenza professionale, in un unico pacchetto. Vuoi toccare con mano la qualità delle stampe? Ricevi un campione gratuito direttamente presso la tua azienda.