Guida completa alla Tecnologia Stampa 3D MJF 

La Tecnologia per la Stampa 3D HP Multi Jet Fusion (MJF) utilizzata con le stampanti 3D Professionali, permette a ingegneri e designer così come ai fruitori occasionali, di realizzare Parti, Componenti e Prototipi, con meccanica robusta, accuratezza dei dettagli, alta precisione e con forme complesse. E' la migliore tecnica di stampa 3D per la produzione industriale e la prototipazione rapida: le nuove funzionalità e personalizzazioni, i tanti materiali utilizzati, le possibilità di colorazioni e finiture, il risparmio economico e la velocità di produzione sono diventati asset fondamentali dei professionisti del design, dell'ingegneria e della prototipazione. 

Prima di addentrarci nella spiegazione di cos’è la Stampa 3D MJF, fissiamo gli aspetti che tratteremo in questa pagina:

1. Come funziona la tecnologia MJF di HP;
2. Quali vantaggi possiede MJF rispetto alle altre tecniche di stampa 3D;
3. Quali sono le funzionalità, i principali materiali utilizzati e le colorazioni e finiture applicabili con questa tecnica di stampa;
4. Perché è così veloce e quali benefici porta questa velocità;
5. Conclusioni.

1. COS'E' E COME FUNZIONA LA TECNOLOGIA STAMPA 3D MJF

Multi Jet Fusion o altrimenti conosciuta come MJF è un sistema di stampa a letto di polvere sviluppata da HP.  Di seguito le fasi: 

• distribuzione della polvere: un sottile strato di particelle di polvere polimerica - preriscaldata in modo uniforme - viene stesa sull’area dI costruzione dei Pezzi;
• attivazione del processo: sulla polvere la macchina distribuisce gli agenti di fusione e di dettaglio, in corrispondenza delle parti (definite dal file di stampa) che compongono il pezzo.

Gli agenti chimici non sono leganti, ma sostanze che rispondono al calore:

• l'agente di fusione assorbe l'energia emessa dalle lampade della stampante; il suo compito è quello di riscaldare la polvere e permettere la fusione;  
• l'agente di dettaglio viene applicato ai bordi dell'oggetto. L'agente evapora e raffredda la polvere e provoca così una brusca transizione di temperatura, che si traduce in una parte fusa con bordi distinti e precisi e superfici lisce.

Il processo di fusione richiede un accurato controllo della temperatura per permettere che il calore agisca in maniera precisa e dettagliata solo ed esclusivamente nelle aree interessate. Per questo motivo il controllo è eseguito costantemente, durante tutta la fase di stampa, su centinaia di punti diversi del letto di polvere, strato dopo strato.

Se vuoi saperne di più leggi il nostri articoli e  le puntate della nostra serie TV sulla con Tecnologia Stampa 3D Multi Jet Fusion di HP:

• la progettazione della build; 
• la fase di stampa;
• raffreddamento, unpacking, sabbiatura;
• colorazione e verniciatura;

oppure guarda i video sotto:

2. I VANTAGGI DI MJF RISPETTO ALLE ALTRE TECNOLOGIE DI STAMPA 3D

L’avvento delle tecnologie di stampa 3d ha facilitato la crescita anche della Prototipazione Rapida, cioè la realizzazione di Prototipi funzionali in tempi veloci, partendo dal modello tridimensionale digitale.

Per stampare Oggetti, Parti e Prototipi in Stampa 3d esistono diversi metodi:

• Modellazione a Deposizione Fusa, o anche conosciuta come FDM;
• Sinterizzazione Selettiva con Laser, o anche detta SLS;
• Stampa a Iniezione;
• Multi Jet Fusion, cioè MJF.

MODELLAZIONE A DEPOSIZIONE FUSA O FDM

FDM è una delle tecniche di stampa 3D più diffusa sul mercato lato consumer, ed è conosciuta come Modellazione a Deposizione Fusa (Fused Deposition Modeling), perchè estrude i filamenti di materiale e li deposita uno sull'altro, strato dopo strato, sulla superficie. Questa tecnologia utilizza stampanti 3D desk. Tra i vantaggi possiamo annoverare l'economicità dei materiali e delle stampanti; tra gli svantaggi la precisione ed i tempi di stampa. 

SINTERIZZAZIONE SELETTIVA CON LASER O SLS

La Sinterizzazione Selettiva con Laser (SLS) è una tecnica di produzione additiva: le particelle di polvere polimerica o composita (SLS) sono sinterizzate grazie all'impiego di un raggio laser. A differenza della stampa FDM che crea oggetti utilizzando l'estrusione di filamenti, nella stampa SLS si utilizza la polvere.

Ecco le principali differenze tra MJF e SLS:

• entrambi utilizzano come polimero il nylon; 
• sia SLS he MJF fondono termicamente la polvere di nylon strato per strato;
• usano diverse fonti di calore: MJF utilizza la luce IR generata da lampade e SLS un laser;
• le polveri rimanenti dopo la stampa nel caso di tecnologia MJF hanno una riciclabilità dell’80% e quindi rendono questa tecnica più economica, tanto da farla competere, in alcuni casi, con lo stampaggio a iniezione;
• la precisione di stampa della tecnologia MJF raggiunge ±0,3mm e la velocità di stampa è di circa 10 volte superiore rispetto allo stesso volume stampato in SLS.

STAMPAGGIO A INIEZIONE

Lo Stampaggio a Iniezione prevede l'iniezione all'interno di uno stampo chiuso di materiale plastico fuso ad elevata pressione. Lo stampo sarà poi aperto alla solidificazione dell'oggetto.

Tra i vantaggi dello Stampaggio a Iniezione ci sono:

• i costi, perchè è la tecnologia più economica;
• la gamma di materiali tra cui scegliere;
• la qualità degli oggetti prodotti.

Tra i contro i costi di creazione dello stampo iniziale che sono elevati, come i tempi di produzione dello stampo e l'impossibilità di apportare modifiche successive alla realizzazione.

STAMPA 3D MJF

In sintesi la tecnologia HP MJFè in grado di produrre pezzi e prototipi che non possono essere realizzati con altre tecniche di stampa. Possiamo identificare i seguenti vantaggi che la Tecnologia MJF possiede rispetto alle altre Tecnologie di Stampa 3D: 

• la tolleranza di stampa: la precisione dimensionale è compresa tra ± 0,3 mm sino a 100mm e 0,3% sopra quel valore;
• il dettaglio di stampa: ad esempio un nido d'ape può essere generato con una dimensione di 2 mm.;
• la finitura e la resistenza dei Pezzi: sono perfettamente rifiniti e meccanicamente robusti; 
• i tempi di produzione: si va da un minimo di 3 giorni;
• la capacità di produrre geometrie complesse e oggetti privi di supporti, così come oggetti personalizzati con dati variabili;
• i costi: le Parti stampate in 3D oltre ad essere precise, hanno costi di realizzazione che li paragonano alla tecnica di stampa a iniezione.

Se vuoi saperne di più su FDM, SLS e Stampaggio a Iniezione, leggi i nostri articoli su blog:

• FDM, Stampa a Iniezione e MJF;
• MJF, FDM e SLS

oppure guarda i nostri video.

3. FUNZIONALITA', MATERIALI, COLORAZIONI E FINITURE DELLA STAMPA 3D MJF

Puoi testare quello che sappiamo stampare in 3D mettendoci alla prova e ordinando sul nostro Preventivatore Online.

FUNZIONALITA'

Ecco alcune delle caratteristiche delle componenti meccaniche industriali stampate in 3D con tecnologia MJF: strutture leggere, definizione dei dettagli delle singole parti, filettature, parti senza limiti di forma, cura del design, un'unica stampa per più oggetti, descrizioni e dati variabili sui pezzi.

Tocca con mano alcuni esempi tecnici di quello che sappiamo fare: ordina il Black Box, il nostro campione di funzionalità.

MATERIALI 

Quali sono i principali materiali utilizzati con la tecnologia di stampa MJF?

• Nylon PA12 Top Mechanical (MJF);
• Nylon PA12 Top (MJF);
• Nylon PA12 Standard (MJF);
• Nylon PA12 Fast;
• Nylon PA12GB Caricato Vetro Top (MJF);
• Similgomma TPU Top (MJF);
• Poliammide PA11 Top (MJF).

Leggi il nostro articolo sulla stampa con PA12 Fast o PA12 Top Mechanical oppure guarda il video:

COLORAZIONI E FINITURE

I colori e le finiture che utilizziamo sono estremamente resistenti a umidità, luce e graffi, oltre a garantire durevolezza e perfetta adesione: Esistono due tipologie di colorazione:

• per impregniazione:
  • grigio grezzo, solo sabbiato;
  • nero standard;
  • nero UV resistente;
• con verniciatura bicomponente a tinte RAL:
  • 1021 - giallo navone;
  • 2004 - arancio puro;
  • 3000 -  rosso fuoco;
  • 5013 - blu cobalto;
  • 5015 - blu cielo;
  • 7001 - grigio argento;
  • 9005 - nero intenso;
  • 9010 - bianco puro;
  • custom ral: qualsiasi tinta su richiesta.

Leggi l'articolo nel nostro blog su "Verniciatura e Colorazione per la stampa 3d" oppure guarda il video:

4. PERCHE' LA STAMPA 3D MJF E' COSI' VELOCE? 

La produzione di Pezzi in stampa 3d può dividersi in 3 parti:

• la progettazione del prototipo o della parte;
• la realizzazione in stampa 3d;
• il lavoro di finitura.

Dopo la fase di progettazione, la velocità della stampa dipende:

• dalla tecnica di stampa utilizzata: come abbiamo visto nei punti precedenti la tecnologia MJF è 10 volte più veloced della SLS;
• dalle geometrie e caratteristiche dei pezzi: non si può definire a priori il tempo di stampa di un componente, perché ogni pezzo ha una diversa geometria;
• dal lavoro di post produzione e finitura: la stampa additiva restituisce un semilavorato che necessita di finiture dedicate, per raggiungere le caratteristiche dimensionali e di rugosità ottimali per il lavoro richiesto.

QUESTA VELOCITA' HA SEMPRE DEI BENEFICI?

La velocità è importante, ma occorre fare attenzione che non impatti su:

• parametri meccanici;
• tensioni interne del materiale;
• deformazione del pezzo.

Terminato il processo di stampa il pezzo è in realtà ancora malleabile e deformabile a causa del calore assorbito. Occorre quindi raffreddare i pezzi e tale processo può avvenire in modalità:

• fast cooling, che dura dalle 6 alle 4 ore e che non è da confondere con la modalità di stampa Fast. In questo caso il ciclo di produzione richiede 2 gg, ma porta svantaggi in termini di tensioni e deformazione dei Pezzi, degrado delle proprietà meccaniche e perdita di qualità;
• natural cooling: il ciclo necessita 48 ore e le deformazioni sono ridotte al minimo, le proprietà meccaniche invariate e la produzione richiede 3 gg.

E’ possibile ottenere un pezzo di qualità con tecnologia di stampa 3D MJF, in meno di 3 giorni?

Secondo noi, la risposta è no. I rischi tecnici legati al Fast Cooling sono troppi per poter garantire un livello di Qualità Elevato. Noi di PolyD proponiamo una tempistica minima di produzione di 3 giorni, che permette le migliori prestazioni con la tecnologia di Stampa 3D MJF.

Approfondisci l'argomento con il nostro articolo su "Natural cooling o Fast Cooling?" oppure guarda il video:

5. CONCLUSIONI

La Tecnologia per la Stampa 3D HP Multi Jet Fusion (MJF) permette di stampare Parti, Componenti e Prototipi industriali meccanicamente robusti, accurati nei dettagli, con alta precisione e forme complesse, che difficilmente possono essere realizzati con altre tecniche di stampa e che non richiedono strutture di supporto. I tempi di produzione sono di 3/5/7 giorni, i costi di realizzazione vantaggiosi, paragonabili a quelli dello stampaggio a iniezione e la scelta di materiali e finiture completa.

I settori dei nostri clienti sono principalmente:

• l'industria manifatturiera;
• l'automazione e la progettazione industriale;
• beni di consumo ed elettronica;
• prototipazione rapida e design;
• service di stampa 3D;
• istruzione e formazione;
• mobilità.

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