Material Jetting

La tecnica di produzione della stampa 3D a material jetting è spesso simile al processo standard di ink-jetting in 2D. L'utilizzo di fotopolimeri, metalli o cera che si solidificano quando vengono esposti alla luce o al calore (in modo simile alla stereolitografia) assicura che gli oggetti fisici vengano costruiti uno strato alla volta. Il processo di produzione a material jetting consente di stampare in 3D materiali diversi all'interno della stessa parte.

Il material jetting dispensa un fotopolimero da centinaia di minuscoli ugelli in una testina di stampa per costruire una parte strato per strato. Ciò consente alle operazioni di material jetting di depositare il materiale di costruzione in modo rapido e lineare, simile ad altre tecnologie di deposizione puntiforme che seguono un percorso per completare l'area della sezione trasversale di uno strato, detta anche slice. La macchina deposita le gocce sulla piattaforma di costruzione, quindi le luci UV le polimerizzano e le solidificano direttamente. I processi di getto di materiale richiedono un supporto, che spesso viene stampato in 3D contemporaneamente alla costruzione da un materiale dissolvibile. Durante la fase di post-elaborazione, i produttori rimuovono il materiale di supporto.

Jetting di materiale: 3 sottoprocessi

Diverse tecniche costituiscono il termine material jetting, le più popolari sono:

• Le stampanti a Material Jetting DOD (Drop On Demand) hanno due getti di stampa: uno per depositare il materiale di costruzione e un altro per il materiale di supporto dissolvibile. Come tutte le macchine per la produzione additiva, le stampanti 3D DOD seguono un percorso predeterminato e depositano il materiale in modo puntiforme per costruire la sezione trasversale di un componente. Queste macchine impiegano anche una fresa volante che rasenta l'area di costruzione dopo ogni strato per garantire una superficie perfettamente piana prima di stampare lo strato successivo. La tecnologia DoD è in genere un elemento importante per produrre modelli simili alla cera per applicazioni di fusione a cera persa/fusione di investimenti e costruzione di stampi, il che la rende una tecnica di stampa 3D indiretta.
• PolyJet di Objet La tecnologia di stampa 3D PolyJet è stata brevettata per la prima volta dall'azienda Objet, ora marchio Stratasys. Strati sottilissimi proiettano i materiali fotopolimerici su un vassoio di costruzione, come nella stampa di documenti a getto d'inchiostro. Ogni strato di fotopolimero viene polimerizzato dalla luce UV subito dopo il getto. La ripetizione delle fasi di getto e polimerizzazione, strato dopo strato, produce modelli completamente polimerizzati che possono essere maneggiati e utilizzati immediatamente. Il materiale di supporto gelatinoso, appositamente progettato per supportare geometrie complesse, può essere facilmente rimosso a mano o con un getto d'acqua.
• NanoParticle Jetting (NPJ) di XJet. Questa tecnologia di Material Jetting, brevettata da XJet, utilizza un liquido contenente nanoparticelle di costruzione o di supporto che viene caricato nella stampante sotto forma di cartuccia e gettato sul vassoio di costruzione in strati estremamente sottili di goccioline. Le alte temperature all'interno dell'involucro edilizio fanno evaporare il liquido, lasciando dietro di sé parti realizzate con il materiale da costruzione. Questa tecnica è adatta a metalli e ceramiche.

La tecnologia di stampa 3D a getto di materiale è una scelta eccellente per prototipi realistici, in quanto fornisce un eccellente livello di dettaglio, un'elevata precisione e una finitura superficiale liscia. La stampa a getto di materiale consente al progettista di stampare un progetto in più colori e in più materiali in un'unica stampa. Per esportare il modello è necessario creare file STL separati per assegnare un materiale o un colore diverso a particolari aree della parte. Quando si miscelano i colori o le proprietà dei materiali per creare un materiale digitale, il progetto deve essere esportato come file OBJ o VRML. Questi formati consentono di designare proprietà speciali (come la texture o il colore pieno) su una base per faccia e per vertice.

I principali svantaggi della stampa con tecnologie a Material Jetting sono il costo elevato e i fotopolimeri attivati dai raggi UV che perdono le proprietà meccaniche nel tempo e possono diventare fragili.