Il tasso di rigenerazione nella stampa 3D SLS

La stampante 3D a sinterizzazione laser selettiva (SLS) Fuse 1 consente di creare parti di qualità industriale e di ottenere un maggior controllo diretto sui processi di fabbricazione. 

Una delle caratteristiche che consente di tagliare i costi, ridurre gli sprechi e aumentare l'efficienza è il tasso di rigenerazione regolabile. Al termine di una stampa con la Fuse 1, la polvere che non è stata sinterizzata può essere recuperata e riutilizzata. In questo modo, è possibile creare un ecosistema più sostenibile e si può ottenere una riduzione sul costo dei materiali. Il processo di riciclaggio dipende dal tasso di rigenerazione consigliato e viene eseguito all'interno della stazione integrata per il recupero della polvere Fuse Sift.  

In questo articolo spieghiamo nel dettaglio cos'è il tasso di rigenerazione, come influisce sul processo di stampa con la Fuse 1 e in che modo la Fuse Sift e il software PreForm rendono il riciclaggio della polvere più semplice che mai. 

Che cos'è il tasso di rigenerazione?

Fuse 1 and Fuse Sift SLS 3D printer and post-processing, powder reclamation and nylon recovery unit

Le stampanti 3D SLS possono utilizzare una miscela di polvere nuova e polvere riciclata da un processo precedente. Il tasso di rigenerazione consigliato è la percentuale di polvere nuova contenuta in una cartuccia. Ad esempio, durante la prima stampa verrà verrà utilizzata soltanto polvere nuova, quindi il tasso di rigenerazione sarà del 100%. Al contrario, una stampa eseguita usando solamente con polvere riciclata avrà un tasso di rigenerazione dello 0%. 

Riciclare la polvere usata è un ottimo modo per ridurre gli sprechi e aumentare l'efficienza dei processi. Più basso è il tasso di rigenerazione, minore sarà il costo per parte. D'altro canto, usare polvere riciclata per un numero eccessivo di cicli può portare a una degradazione delle proprietà del materiale. Ecco perché il tasso di rigenerazione di ogni nuova cartuccia deve essere determinato tenendo in considerazione numerosi fattori.

Scegliere il giusto tasso di rigenerazione

Per decidere il tasso di rigenerazione specifico all'interno dell'intervallo consigliato occorre considerare numerosi fattori. 

La quantità di polvere che non viene sinterizzata dipende dalla densità di stampa, ovvero dalla vicinanza delle parti all'interno della camera di stampa. Tutta la polvere non sinterizzata viene riciclata durante la post-elaborazione e può essere miscelata in una nuova cartuccia. 

Per ridurre al minimo gli sprechi, la densità delle parti e il tasso di rigenerazione devono essere il più simili possibile. Ad esempio, se la densità riportata in PreForm è del 30%, un tasso del 30% eviterà un uso eccessivo del materiale. In questo caso, la quantità di polvere sinterizzata per creare le parti verrà rimpiazzata con polvere nuova per la stampa successiva. Per sfruttare al massimo la polvere e ridurre al minimo il costo per unità, presta attenzione tanto al tasso di rigenerazione della polvere quanto alla densità delle parti all'interno delle stampe. 

Camere di stampa di esempio con la Nylon 12 Powder

Densità delle parti: 30%

Tasso di rigenerazione: 30%

Vantaggi

  • Al completamento della stampa, viene ricaricata la stessa quantità di polvere residua (non sinterizzata)
  • Massima convenienza
  • Nessuno spreco

Svantaggi

  • Nessuno svantaggio significativo (questa è la migliore configurazione per il materiale)

Densità delle parti: 15%

Tasso di rigenerazione: 30%

Vantaggi

  • Tempo di realizzazione ridotto

Svantaggi

  • Uso non ottimale della polvere (aumento degli sprechi e del costo per parte)

Densità delle parti: 15%

Tasso di rigenerazione: 20%

Vantaggi

  • Riduzione degli sprechi

Svantaggi

  • Rischio di difetti nella finitura superficiale dopo un certo numero di stampe

Il tasso di rigenerazione influisce anche sull'aspetto estetico della parte. Se la polvere viene riciclata molte volte e le stampe sono programmate con un tasso di rigenerazione inferiore a quello consigliato, sulla superficie potrebbero comparire delle alterazioni. Un tasso di rigenerazione più alto garantisce una finitura liscia e dettagli precisi con una maggiore ripetibilità. 

Se aspetto estetico, definizione dei dettagli e superfici lisce sono fondamentali per le parti che devi creare, attieniti al tasso di rigenerazione consigliato. 

Se devi produrre parti affidabili a livello meccanico senza particolari requisiti estetici, puoi provare a eseguire più cicli con un tasso di rigenerazione leggermente più basso in modo da poter riciclare più polvere e ridurre il costo per parte. 

L'importanza del caso specifico

La possibilità di personalizzare il tasso di rigenerazione consente di scegliere il flusso di lavoro più adatto al settore specifico. La creazione di centinata di coperture magnetiche di piccole dimensioni in un regolare ciclo di produzione comporta una densità delle parti molto alta; in casi simili, è possibile scegliere un tasso di rigenerazione maggiore (con una quantità di polvere nuova superiore a quella riciclata), poiché tra un ciclo e l'altro non resterà molta polvere e creare una nuova cartuccia non implicherà alcuno spreco. 

Immaginiamo uno scenario differente: un team di design di prodotto che deve stampare una sola parte di grandi dimensioni una volta alla settimana. In questo caso, la densità delle parti è bassa (molta polvere non viene sinterizzata) e un prototipo grezzo è più che sufficiente. Un tasso di rigenerazione inferiore (con una quantità di polvere riciclata superiore a quella nuova) permette di ottenere le proprietà del materiale desiderate, nonché di usare tutta la polvere avanzata dalla stampa precedente, senza doversi preoccupare di eventuali difetti estetici che possono essere corretti nella fase di post-elaborazione. 

Volume basso, stampe poco frequenti (ad es. prototipazione), densità delle parti costantemente bassaSi può sperimentare con tassi di rigenerazione leggermente più bassi.
Volume medio (prototipazione e produzione), densità delle parti variabileSi può scegliere di usare tassi di rigenerazione più bassi, se necessario, ma attenendosi il più possibile a quelli consigliati.
Volume elevato (produzione), densità delle parti costantemente altaAttenersi al tasso di rigenerazione consigliato.

PreForm, densità delle parti e tasso di rigenerazione

Determinare il giusto tasso di rigenerazione per il proprio flusso di lavoro può essere difficile, anche perché il valore può cambiare nel tempo in base alle esigenze di ciascun progetto. Formlabs ha aggiunto strumenti specifici a PreForm, Dashboard e alla Fuse Sift per facilitare la scelta del tasso di rigenerazione più adatto.

Una volta caricato un file in PreForm, il software visualizza un riepilogo dettagliato che include la quantità di polvere sinterizzata, la quantità di polvere non sinterizzata e la densità di stampa stimata per il progetto. La densità viene calcolata come il rapporto tra la quantità di polvere sinterizzata e la quantità totale di polvere richiesta per la stampa, e si riferisce alla massa della polvere, non al volume delle parti. Questo riepilogo permette di modificare la densità di stampa, valutare l'aggiunta di altre parti alla stampa, stimare il costo per parte o modificare il tasso di rigenerazione per utilizzare una quantità maggiore o minore di polvere riciclata. 

Formlabs si impegna a fare in modo che i flussi di lavoro della Fuse 1 e della Fuse Sift siano il più efficienti possibile e ha rilasciato un algoritmo di posizionamento riprogettato, che consente di posizionare le parti all'interno della camera di stampa in modo da ottimizzarne la densità. Per quanto ci riguarda, il nuovo algoritmo ha ridotto del 73% il tempo di preparazione medio per i progetti realizzati con la Fuse 1 e ha consentito al nostro stabilimento di stampa di Berlino di risparmiare tre ore di lavoro al giorno.

Il workflow della Fuse Sift

Molti sistemi SLS tradizionali richiedono che la polvere sia pesata e miscelata manualmente nella percentuale desiderata prima della stampa. Questa procedura lenta e complicata vanifica completamente i vantaggi in termini di efficienza garantiti dal processo di riciclaggio della polvere. Grazie alla Fuse Sift, la stazione per il recupero della polvere e la post-elaborazione per la Fuse 1, Formlabs è in grado di offrire una soluzione che implementa un workflow completo.

The Fuse Sift's interactive touch screen enables custom refresh rate, automated powder mixing, powder reclamation, and recycling.
The Fuse Sift's automated powder recycling, reclamation, mixing, and storage container to automate your workflow
Mixing refreshed powder with recycled powder is made easy by the Fuse Sift

Una volta completata una stampa sulla Fuse 1, gli utenti non devono fare altro che rimuove la camera di stampa e inserirla nella Fuse Sift, che permette di sollevare la tavoletta di polvere su una superficie di lavoro coperta. La polvere non sinterizzata viene setacciata e incanalata all'interno di un serbatoio, in attesa di essere miscelata. Gli utenti possono impostare il tasso di rigenerazione desiderato tramite l'interfaccia touchscreen della Fuse Sift e la polvere nuova viene miscelata con quella riciclata nella cartuccia in modo automatico. Il miscelatore sul lato della piattaforma può essere caricato con la cartuccia appena riempita, che viene miscelata automaticamente; una volta completata l'operazione, la cartuccia è pronta per essere trasferita alla Fuse 1 e utilizzata per la stampa.

Choose a refresh rate

Il workflow della Fuse 1 non è l'unico a permettere l'uso di una miscela di polvere nuova e riciclata, tuttavia Formlabs ha reso il processo più semplice ed efficiente rispetto a qualsiasi altra stampante SLS. In ogni fase del processo di stampa e post-elaborazione è possibile controllare la quantità di polvere sinterizzata, la quantità di polvere non sinterizzata e la densità di stampa, così da poter stabilire il tasso di rigenerazione migliore per le tue esigenze. 

Formlabs consiglia un tasso di rigenerazione per ciascun materiale, ma fornisce anche un intervallo di tassi leggermente inferiori e linee guida su come usarli in modo appropriato. Grazie a queste indicazioni e al workflow automatizzato della Fuse Sift, puoi sfruttare la Fuse 1 per stampare a livelli di produzione in modo efficiente e conveniente.