Desktop SLA vs Desktop LCD

Angelo Paradiso, Application Engineer c/o Crea3D

Quale tecnologia additiva scegliere quando si passa da tecnologie convenzionali alla stampa 3D?

Considerando il ciclo di vita del prodotto, è evidente che l’utilità delle tecnologie additive risiede non solo nella fase di prototipazione, ma soprattutto nella realizzazione di tutti quei tools e attrezzature di aiuto alle fasi di produzione (maschere, dime e tutti gli strumenti ergonomici disegnati su misura dell'operatore), e nella realizzazione di parti di ricambio per le fasi di manutenzione ordinaria e straordinaria di interi impianti produttivi e macchinari.

Le tecnologie che utilizzano resina fotopolimerica nascono per la necessità di spingersi ad accuratezze e precisioni nell’ordine del centesimo di millimetro (valori non raggiungibili con stampanti a filamento), e stanno prendendo sempre più piede, man mano che vengono sviluppate resine Ingegneristiche.

Per poter scegliere la stampante più adatta alle proprie necessità, mettiamo a paragone pro e contro delle due tecnologie (SLA e LCD) che utilizzano la resina fotosensibile, e nella fattispecie confrontiamo i due prodotti TOP di gamma Shining3D AccuFab-L4K e Formlabs Form 3+.

1. Materiali Stampabili e Costo delle Resine

Il primo punto su cui voglio porre il focus è la resina, sia in termini di gamma di materiali disponibili, sia in termini di costo.

L’ingresso sul mercato di BASF Forward AM nel 2020, come produttore di resine fotopolimeriche ha fatto pendere l’ago della bilancia sulle stampanti che sfruttano sistemi aperti di resine.

Nella fattispecie, la Form 3+ di Formlabs ha un sistema chiuso di materiali, e questo ha un effetto non indifferente sui costi delle stesse resine. Difatti la più economica ha un costo di 135€ al litro IVA esclusa. A questo va aggiunta l’impossibilità di stampare resine di terze parti, nella speranza che la nostra applicazione possa essere sviluppata con una delle resine presenti nella gamma Formlabs, ovvero 6 tipologie di Resine Standard, 10 Ingegneristiche.

Shining3D di contro, punta tutto sul sistema aperto di materiali, permettendoci di processare tra le altre, anche le resine BASF e Photocentric , che fanno scendere il costo al litro anche a 60€ IVA esclusa.

2. Risoluzione e Volume di Stampa

Componente Stampato con Accufab-L4K
Resina High Temp

Componente Stampato con Form 3+
Resina High Temp

3. Velocità di Stampa

Il sistema LCD nasce dall’esigenza di velocizzare il processo di stampa troppo lento della tecnologia SLA. Difatti con la stereolitografia, bisogna attendere il tempo fisico di percorrenza del laser dell’intero layer prima di passare allo strato successivo.

Di contro, la Accufab-L4K ci permette di spingerci a velocità 5 volte maggiori rispetto alla Form3+. Per intenderci da 10 mm/h con layer 0.025mm, a 50 mm/h con layer 0.200mm.

Ad esempio, la stampa dei 99 componenti dell’immagine in alto o di uno solo di essi, utilizzando la stampante Accufab-L4K, impiegherebbe 40 minuti di stampa con layer 0.050 mm.

Utilizzando la Form 3+ invece, il tempo di stampa impiegato per realizzare la metà dei componenti è di circa 7 ore.

Le dimensioni più limitate dell’area XY di stampa della Form 3+, ci porterebbero a realizzare almeno due processi di stampa per riuscire a processare lo stesso numero di componenti.

4. Auto Riscaldamento Resine

Prima di avviare la stampa, le stampanti SLA di Formlabs (a partire dalla Form 2) riscaldano automaticamente la resina a una temperatura prestabilita. Una volta raggiunta la temperatura ideale per il materiale di consumo inserito, viene avviata la stampa. La stampante potrebbe mettere periodicamente in pausa il processo per controllare la temperatura della resina e regolarla di conseguenza.

In particolare, la Form 3+ dispone di una presa d'aria nella parte posteriore dell'unità. La stampante riscalda l'aria e la soffia attraverso il serbatoio resina per riscaldare la resina stessa. Un sensore termico nel condotto dell'elemento riscaldante rileva la temperatura dell'aria.

Questo risulta essere un vantaggio per tutte le resine che necessitano di temperature dai 20°C ai 25°C per essere stampate, ma può essere uno svantaggio per i tempi di attesa necessari a far partire la stampa.

Di contro, la Accufab-L4K non ci permette di mantenere costante durante il processo di stampa la temperatura della resina, e quindi, se la resina necessita di una certa temperatura per essere processata, è consigliato mantenere nel laboratorio una temperatura controllata o riscaldare la resina prima della stampa a temperature superiori a quelle indicate dal produttore, (indicativamente non più di 30°C).

5. Software

Entrambi i produttori, hanno realizzato un Software di Slicing proprietario che permette di gestire il percorso macchina generando un gcode, e monitorare i processi di stampa.

Gli algoritmi di PreForm impostano automaticamente il layout, l'orientamento e i supporti del modello. In molti casi però l’orientamento automatico non ci porta alla migliore orientazione dei modelli, e quindi sin dai primi utilizzi ci si rende conto che è opportuna una formazione avanzata sull’utilizzo degli slicer, per gestire nel modo migliore fenomeni di warping, eventuali ritiri dimensionali o difficoltà di rimozione dei supporti generati.

Entrambi i software (PreForm e AccuWare) permettono di settare lo spessore del layer desiderato, e utilizzare un layer adattivo. Questa modalità di stampa avanzata è utilizzata per variare in maniera selettiva lo spessore degli strati durante il processo di stampa e bilanciare l'elevato livello di dettaglio la velocità di stampa.

6. Accessori

Nell'immagine sono mostrati i due accessori di Formlabs per il post stampa (lavaggio e curing). Il piano di stampa della Form 3+ può essere rimosso dalla stampante e inserito dapprima nel Form Wash e successivamente nel Form Cure, seguendo le indicazioni del produttore per i tempi di lavaggio e per tempi e temperature relativi alla fase di curing dei modelli.

Shining3D non ha al momento accessori proprietari, vengono perciò consigliati accessori di post processing di terze parti per completare il processo.

Conclusioni

Nella tabella seguente si riassumono punti di forza e svantaggi delle due soluzioni che al momento risultano essere le stampanti desktop top di gamma, per stampare resina fotopolimerica.