Componenti sotto attacco

Due componenti di prova in PA12, prodotti tramite Sinterizzazione Laser Selettiva: a sinistra dopo l'irradiazione con granuli di plastica, a destra senza trattamento con fascio. © Fraunhofer IPA/Foto: Mark Becker

Finora si è fatto affidamento sui valori di esperienza quando si trattava di irradiare le superfici di componenti prodotti additivamente. Tuttavia ora il Fraunhofer IPA e la Microstrahltechnik-Vertriebs GmbH hanno chiarito, in un esperimento scientifico, quale mezzo di soffiaggio con quali parametri di processo sia più adatto a un determinato materiale.

Quando i componenti in plastica prodotti additivamente escono dalla stampante 3D, appaiono spesso grezzi e incompleti. Sono ruvidi, si notano le rigature di strato e, specialmente con il sinterizzazione laser, rimangono residui di polvere attaccati. Per pulire i componenti e levigarne le superfici, si utilizza la tecnologia di soffiaggio, in particolare quella a getto d'aria compressa. In questo processo, un mezzo di soffiaggio solido, di solito di base minerale, metallica o sintetica, viene accelerato tramite aria compressa e indirizzato sulla superficie del componente, affinché venga lavorata. Quale mezzo di soffiaggio è più adatto a quale materiale e con quali parametri di processo si ottengono i migliori risultati, fino ad ora era affidato alla conoscenza empirica degli utenti.

Ma ora Mark Becker del Centro per la produzione additiva (ZAP) dell'Istituto Fraunhofer per la tecnologia della produzione e l'automazione IPA, in stretta collaborazione con MST Microstrahltechnik-Vertriebs GmbH di Reutlingen, ha chiarito questa domanda in un esperimento scientifico. Per farlo, i partner di ricerca hanno inizialmente prodotto campioni di componenti in tre termoplastici: Polilattide (PLA), Poliammide (PA12) e Polietereterchetone (PEEK), che sono rilevanti in diversi segmenti di prodotto per la produzione additiva. Successivamente, i campioni sono stati irrorati automaticamente presso il Fraunhofer IPA e manualmente da MST con frammenti di vetro, granuli di plastica, sfere di ceramica o il minerale corindone.

Conoscere la corretta trattamento con il getto vale oro

Prima e dopo il trattamento con il getto, è stata misurata la rugosità dei campioni. È stato dimostrato, ad esempio, che i componenti in PLA mostrano un miglioramento della superficie quando sono stati irrorati con frammenti di vetro. Inoltre, è stato dimostrato che il processo di soffiaggio automatizzato produce superfici più uniformi e più lisce rispetto a quello manuale.

La conoscenza della corretta trattamento con il getto vale oro. Da un lato, i costi dei materiali variano a seconda del mezzo di soffiaggio e, dall'altro, i componenti, a seconda del processo di stampa, necessitano di un trattamento con il getto più o meno urgente. «Soprattutto per il polimero ad alta temperatura PEEK, molto richiesto in campo medico, un mezzo di soffiaggio sbagliato si rivela costoso», dice Becker. «Il materiale è piuttosto costoso e difficile da stampare. È particolarmente frustrante se, durante il trattamento con il getto, si rende il componente inutilizzabile per errore.»