Polimerizzazione: il processo fondamentale per le stampe 3D

 

Chiunque abbia una stampante 3D per la stereolitografia laser, sa quanto sia fondamentale il processo di polimerizzazione delle resine. Questo rappresenta il trattamento finale dei prodotti appena stampati ed necessario per ottenere parti più resistenti e più stabili, sia dal un punto di vista chimico, che fisico.

Ma cos’è esattamente la polimerizzazione?

Quando più molecole di uno stesso composto e a basso peso molecolare (monomeri) si uniscono insieme per formare una molecola più grande (polimero) a più alto peso, si parla di polimerizzazione.

In questo articolo non entreremo nei dettagli delle reazioni chimiche, ma spiegheremo come il processo influenza la stampa dei vostri prodotti.

Una polimerizzazione finale controllata garantisce alla resina di acquisire le caratteristiche fisiche e meccaniche necessarie per un corretto utilizzo. Con questo processo l’oggetto finale acquisterà maggior resistenza, maggior durabilità e quelle capacità funzionale di cui necessita.

Nella maggior parte dei casi la resistenza dei prodotti polimerizzati raddoppia rispetto a quelli non trattati.

 

Cosa serve per una corretta polimerizzazione?

I parametri essenziali per una corretta polimerizzazione sono:

  • La potenza di irraggiamento
  • Lo spettro di frequenze della luce
  • La temperatura
  • Il tempo di trattamento

La corretta impostazione di questi parametri garantisce proprietà meccaniche ottimali ai prodotti trattati.

Il tipo di resina utilizzato, le dimensioni e la forma influenzeranno questi parametri. Ad esempio, oggetti massicci avranno bisogno di tempi di esposizione più lunghi rispetto ad oggetti con strutture più esili, poiché impiegheranno più tempo per raggiungere la corretta temperatura. Così come, diversi tipi di resine saranno sensibili a differenti frequenze, poiché le diverse molecole e i relativi legami chimici interagiscono diversamente con le varie lunghezze d’onda della luce irradiata. In generale, è dimostrato che un sovra-trattamento è molto spesso preferibile rispetto ad un sotto-trattamento. Purtroppo, alcune resine meno flessibili reagiscono diversamente ad una sovra-esposizione e talvolta tendono a cristallizzarsi, producendo una struttura estremamente rigida, ma allo stesso tempo anche fragile. In questi casi, infatti, una semplice pressione o un banale urto possono provocare la rottura dell’oggetto e comprometterne la funzionalità.

 

Come scegliere i giusti parametri per la migliore polimerizzazione?

Solitamente, lo spettro delle frequenze utilizzate per la polimerizzazione di queste resine è compreso tra le lunghezze d’onda: 365nm – 405nm (nanometri), tipiche dello spettro ultra-violetto, al confine con lo spettro visibile. Le lunghezze d’onda intorno ai 405nm riescono a trasportare più potenza rispetto alle lunghezze d’onda intorno ai 365nm. Per questo motivo può essere utile utilizzare diverse sorgenti di illuminazione, che operano a diverse frequenze, per ottenere il miglior risultato specifico per la resina utilizzata.

I trattamenti effettuati a temperature più elevate garantiscono una buona polimerizzazione e ottime caratteristiche meccaniche in tempi più brevi.

Affinché l’oggetto trattato acquisisca le giuste caratteristiche su tutto il suo volume, è necessario che sia garantita un’ esposizione costante nel tempo e omogenea nello spazio. L’esposizione parziale, o per breve tempo, e comunque solo in alcune direzioni rispetto all’oggetto, produrrà risultati parzialmente soddisfacenti, garantendo le proprietà meccaniche e fisiche necessarie solo in alcune aree dell’oggetto. Un tale trattamento scorretto, produce zone con resistenza e rigidità diverse, che inevitabilmente renderanno l’oggetto più sensibile ad eventuali sforzi e lo esporranno al rischio di rotture.

Una polimerizzazione effettuata correttamente garantisce la migliore funzionalità dei prodotti e una durata molto più lunga del loro utilizzo. Questo infatti è il trattamento finale dei prodotti appena stampati, necessario per ottenere parti più resistenti e più stabili, sia dal un punto di vista chimico, che fisico.

 

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Alessandro Panza