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Come stampare in 3D oggetti impermeabili

Ti è mai capitato di dover stampare in 3d un oggetto che fosse resistente all’acqua?

Sia che tu debba stampare un oggetto che contenga dell’acqua o che ne sia resistente ti invitiamo a leggere questa guida per scoprire come ottenere delle parti in 3D idrorepellenti. Scopri in questa guida come produrre delle parti con la stampa 3D impermeabili.

È possibile stampare in 3D parti impermeabili e a tenuta stagna?

Sì, si può fare ma non è sempre facile. Per ottenere i migliori risultati, è necessario prestare particolare attenzione sia al materiale che alle impostazioni utilizzate. In alcuni casi potrebbe essere necessaria una post-elaborazione per ottenere una parte stampata in 3d che sia veramente impermeabile.

Quando parliamo di impermeabilità di un oggetto stampato in 3d cosa intendiamo? Impermeabile è un oggetto non permeabile o meglio un corpo che non lascia passare un liquido attraverso le sue porosità. Per tutto ciò che ha bisogno di contenere dell’acqua come un vaso, una descrizione più appropriata sarebbe a tenuta stagna. Alcuni settori come l’elettronica usano anche il termine resistente all’acqua per descrivere qualcosa che può annacquarsi, fino a un limite. Come un telefono che è impermeabile solo fino a una certa profondità.

In questo articolo, useremo impermeabile come termine ombrello per includere tutto quanto sopra. I passaggi che prendi per rendere impermeabile una stampa 3d aiuteranno anche a essere a tenuta stagna e resistente all’acqua.

stampa 3D impermeabili

Come si stampano in 3d parti impermeabili?

Per ottenere parti 3d impermeabili, ci sono tre aspetti che sono importanti. Il materiale utilizzato, le impostazioni dello slicing e la post-elaborazione.

È possibile stampare parti impermeabili con una varietà di diverse tecnologie di stampa 3D. Alcune stampanti industriali dai prezzi molto alti sono persino in grado di realizzare parti impermeabili estremamente affidabili con materiali robusti come il metallo. Tuttavia, la maggior parte delle persone non ha accesso a quelle stampanti, quindi per questo articolo ci concentreremo sulla tecnologia di stampa 3D più comune e accessibile, la stampa FDM.

 

Materiali per la stampa di parti impermeabili

Supporto solubile in acqua o PVA

La maggior parte dei filamenti FDM sono termoplastici. Le materie plastiche sono generalmente buone per essere impermeabili, motivo per cui la maggior parte delle bottiglie d’acqua sono fatte di plastica. Inoltre, le materie plastiche non vengono solitamente degradate o danneggiate dall’acqua. Tuttavia, ci sono molti tipi diversi di materiali termoplastici e tutti hanno proprietà diverse che vale la pena conoscere prima di provare a stampare le parti impermeabili.

Una cosa importante da tenere a mente: molti materiali di stampa 3D sono igroscopici, il che significa che assorbono l’acqua. Alcuni sono peggiori di altri (PETG, Nylon, PLA) e alcuni sono migliori (ABS, PP) ma la maggior parte assorbe l’acqua in una certa misura. Il risultato è che se si lascia una parte a contatto con l’acqua per un lungo periodo di tempo potrebbe iniziare a gonfiarsi. La quantità di acqua assorbita è solitamente piccola, ma può deformare la parte e persino causarne la scissione o la rottura in un modo che impedisce che sia impermeabile o a tenuta stagna.

Leggi la guida al filamento PVA

pva supporto solubile in acquaPLA

Il PLA è uno dei materiali di stampa FDM  più economici e comuni. Il PLA può essere utilizzato per creare parti impermeabili, ma presenta alcuni svantaggi. Come accennato in precedenza, il PLA può essere incline ad assorbire acqua e gonfiore.

Anche il PLA è biodegradabile. Ciò significa che (nelle giuste circostanze) può essere compostato. Questo non è un problema se è esposto solo ad acqua perfettamente pulita, ma se dovessi lasciare una parte stampata in PLA sommersa per un lungo periodo in un corpo idrico che contiene microrganismi, come uno stagno, c’è la possibilità che la tua parte possa iniziare a degradarsi. Anche se lentamente.

Infine, il PLA ha una bassa resistenza al calore. Ciò significa che se si desidera utilizzare una parte stampata per contenere acqua calda, probabilmente si deformerebbe. Questo può essere risolto trattando termicamente la parte dopo la stampa. Il trattamento termico è spiegato più avanti in questo articolo.

Pla ultimaker prototipo

PETG

Il PETG è un altro materiale FDM diffuso e poco costoso. Il PETG è particolarmente igroscopico, il che significa che è soggetto a gonfiore. Il rovescio della medaglia, il PETG ha un’elevata resistenza al calore, quindi le parti stampate possono essere tenute all’esterno alla luce diretta del sole senza problemi e possono resistere all’acqua calda (anche se non bollente).

ultimaker petg

PP

Il PP è una delle migliori opzioni per la stampa di parti impermeabili. È meno incline al gonfiore rispetto al PLA o al PETG ed è resistente alle sostanze chimiche. Il PP può anche essere utilizzato per stampare parti flessibili che mantengono la loro forma e non si rompono dopo ripetute piegature.

ultimaker pp

ABS

L’ABS è una buona alternativa per la stampa di parti impermeabili. Ha un’elevata resistenza al calore e non è igroscopico come molti altri materiali. Il motivo migliore per utilizzare l’ABS, tuttavia, è che è possibile utilizzare l’acetone per vaporizzare le parti lisce stampate in ABS. La levigatura del vapore sarà discussa di più nella sezione di post-elaborazione.

ultimaker abs

PVB

PolySmooth è un materiale a base di PVB realizzato da PolyMaker che è facile da stampare e ha proprietà meccaniche simili al PETG. Il grande vantaggio di PolySmooth per la stampa di parti impermeabili è che può essere levigato a vapore utilizzando alcool isopropilico. Il processo è simile a come l’ABS viene levigato usando l’acetone, ma l’alcol isopropilico è molto più sicuro e più facile da maneggiare rispetto all’acetone.

polysmooth filamento polymaker

Quali impostazioni utilizzare per la stampa 3D di parti impermeabili?

Altrettanto importante del materiale che scegli, sono le impostazioni che usi. La stampa FDM funziona depositando strati di materiale, chiamati layer,  uno sopra l’altro, uno alla volta. Il problema è che ogni strato ha la possibilità di lasciare un piccolo spazio tra se stesso e lo strato sottostante. Le seguenti impostazioni hanno principalmente lo scopo di evitare tali lacune o mitigarne l’effetto:

Conteggio delle linee di parete

Il conteggio delle linee di parete è l’impostazione che determina il numero di strati di spessore della parete esterna della stampa. Generalmente, più linee di parete aumenteranno la possibilità che la tua parte sia impermeabile. Il motivo è che hanno ridotto la possibilità che l’acqua abbia un percorso diretto attraverso tutte le pareti presenti. Se sotto estrusione o qualche altro problema ha causato un piccolo spazio in una parete, la parete successiva funge da backup per colmare tale lacuna.

Un conteggio delle linee di parete di 3 è normalmente un buon punto di partenza. Vale la pena notare che aumentare il numero di linee di parete per le parti sottili non avrà alcun effetto. C’è anche una situazione in cui una singola parete è l’opzione migliore, ed è quando si utilizza la modalità vaso.

 

Spiralizzare il contorno esterno (modalità vaso)

Spiralize outer contour (noto anche come modalità vaso) è un’impostazione che consente la stampa 3D uniforme di oggetti con un singolo spessore della parete. Trasforma la stampa in un percorso di stampa continuo, il che significa che non ci sono retrazioni tra i livelli e quindi nessuna cucitura Z.

Questo è il più grande vantaggio della modalità vaso. La cucitura Z è una delle aree più comuni per le lacune nella parte stampata. La rimozione di quella cucitura rende le parti con anche una singola parete in grado di essere impermeabili. Tuttavia, questa impostazione non è adatta per la maggior parte delle parti in quanto richiede una geometria molto specifica. Vasi, tazze e ciotole sono i tipi di stampe che possono essere stampate utilizzando la modalità vaso.

 

Temperatura

Gli spazi vuoti possono essere visualizzati quando un livello non è collegato correttamente al livello sottostante. Una temperatura di stampa più elevata è un modo per aumentare l’adesione del layer. In genere è meglio stampare a una temperatura elevata in base a quella consentita dal materiale. Attenzione che quando si stampa a una temperatura troppo alta perché può causare problemi e potenziali buchi.

 

Portata

La sottoestrusione è una delle principali cause di layer che non si saldano tra di loro. Anche i profili di stampa ben sintonizzati possono soffrire di sottoestrusione a volte poiché normalmente danno la priorità all’elevata precisione dimensionale, alla resistenza strutturale o alla fedeltà visiva rispetto ad altre considerazioni. Un leggero aumento della portata dovrebbe essere sufficiente per vedere un miglioramento. Inizia con il 105% e aumenta fino a quando non vedi rendimenti ottimali.

 

Come post-elaborare una parte per renderla impermeabile

Idealmente, dovresti essere in grado di estrarre una parte stampata dal piano e farla essere completamente impermeabile. Tuttavia, a volte è necessario un po ‘di post-elaborazione per sigillare una parte quasi impermeabile. Ecco alcuni dei principali metodi che puoi usare:

 

Applicare un rivestimento impermeabile

Questo è il modo più semplice e diretto per impermeabilizzare una parte altrimenti permeabile. L’applicazione di uno spray impermeabilizzante, di una mano trasparente o anche solo di una vernice resistente all’acqua può aiutare a tappare eventuali piccoli spazi vuoti nella tua parte. Possono essere necessarie più mani a seconda della parte e del rivestimento utilizzato.

 

Levigatura a vapore

La levigatura a vapore con acetone per ABS o isopropanolo per PVB è un ottimo modo per rendere una parte più impermeabile. La levigatura a vapore è il processo di utilizzo di una sostanza chimica per fondere la superficie esterna di una parte stampata quel tanto che basta da levigare la parte e rimuovere le linee di strato che sono sinonimo di parti stampate in FDM. La levigatura a vapore viene normalmente eseguita per rendere una parte più bella, ma poiché fonde insieme gli strati di una parte stampata, è anche un ottimo modo per riempire gli spazi vuoti e rendere una parte più impermeabile.

 

Trattamento termico

Il trattamento della temperatura può essere fatto in due modi e per due obiettivi molto diversi. Il primo è quello di applicare calore all’esterno di una stampa (di solito con una pistola termica) in modo che la superficie esterna si sciolga quel tanto che basta per fondere gli strati insieme per rimuovere le linee dello strato. Questo funziona allo stesso modo della levigatura a vapore e aiuta a rimuovere gli spazi vuoti nella superficie di una parte e quindi la rende più impermeabile.

Il secondo è quello di riscaldare immergere una parte per un periodo prolungato in un forno o in un’altra camera riscaldata. Questo processo è chiamato ricottura. La ricottura di una parte consente agli strati dell’intera parte (anche l’interno) di legarsi insieme più fortemente. Ciò aumenta la resistenza della parte e la rende più resistente alla temperatura in futuro. Ciò può comportare parti in PLA che hanno una resistenza alla temperatura uguale o superiore a quella delle parti in ABS o PETG.

stampa 3D impermeabili

Quali sono le applicazioni per le parti impermeabili stampate in 3D?

Vaso stampato in 3D

Una volta perfezionata la stampa di parti impermeabili, c’è un intero mondo di possibili applicazioni. Un’area ovvia sono le stampe relative a cibi e bevande come ciotole, tazze o bottiglie d’acqua. Mentre tutte queste stampe sono possibili, lo sconsigliamo in quanto le stampe FFF spesso non sono sicure per gli alimenti e il processo per assicurare che lo siano esula dallo scopo di questo articolo.

Tuttavia, ci sono molte altre applicazioni per le parti impermeabili. Alcuni esempi sono:

Ricerca scientifica

Le parti stampate in 3D possono essere perfette per aiutare nella ricerca scientifica relativa alla fluidodinamica e alla microfluidica. Un esempio di questo in pratica sono i ricercatori dell’Università di Cardiff che utilizzano parti stampate in 3D per studiare la microfluidica in un modo che è più economico e più flessibile rispetto alle alternative tradizionali.

Giardinaggio

Vasi per piante, contenitori per il compostaggio e idroponica sono solo alcune aree mature per la stampa 3D per aiutare con il giardinaggio. Attenzione che se si utilizza una parte stampata all’esterno, è necessario assicurarsi che il materiale utilizzato sia adatto alle condizioni climatiche e ambientali. Materiali più robusti come PETG e ABS potrebbero essere una scelta migliore rispetto al PLA, ad esempio.

Giochi d’acqua

I giochi d’acqua stampati in 3D possono essere perfetti per il tuo laghetto o acquario. E con la completa libertà creativa che la stampa 3D offre, non c’è motivo per cui non puoi creare un’epica caratteristica dell’acqua in stile Rube Goldberg che riempie tutta la tua casa con il suono rilassante dell’acqua che scorre delicatamente.

Speriamo che ti sia piaciuto imparare come stampare parti impermeabili. Se hai trovato questi suggerimenti preziosi, potresti essere interessato a sapere che molte delle stesse tecniche si applicano quando si tenta di stampare parti in metallo o parti con filamenti solubili come il PVA o BVOH. Per saperne di più, dai un’occhiata a questi post sul blog che abbiamo fatto sull’argomento.

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