Come progettare per la stampa SLS di polimeri

La tecnologia Selective Laser Sintering (SLS) permette di ottenere rapidamente parti con geometrie anche complesse. A differenza di altre tecnologie Additive il SLS presenta un alto grado di maturità, infatti viene spesso utilizzato, oltre che per la prototipazione rapida, anche per la produzione di serie medio piccole. I vincoli tecnologici di questo processo sono pochi rispetto alle altre tecnologie di stampa 3D, ma risulta comunque necessario avere alcune nozioni per ottenere risultati di qualità fin dalle prime stampe.

La stampa 3D ottenuta tramite Selective Laser Sintering (SLS) si basa sulla sinterizzazione, strato per strato, di un letto di polvere di materiale polimerico. Il laser viene utilizzato come fonte di energia per sinterizzare selettivamente il materiale. La polvere non sinterizzata, rimanendo in posizione, funge da supporto per i layer successivi. Questa caratteristica offre l’interessante vantaggio di poter posizionare le parti da stampare liberamente in modo da massimizzare l’occupazione del volume di stampa e quindi la produttività della macchina.

Le parti stampate con tecnologia SLS, se non richiedono alte proprietà meccaniche, vengono spesso stampate cave all’interno in modo da risparmiare peso. In questo caso è necessario prevedere un foro del diametro di qualche millimetro per permettere la rimozione della polvere non sinterizzata dall’interno del pezzo. Quando vengono stampate pareti sottili generalmente è meglio prevedere uno spessore di almeno 1 mm. La tecnologia permette anche di creare parti mobili già assemblate durante la stampa. Questa capacità offre, oltre alla possibilità di risparmiare il tempo richiesto dalle fasi di assemblaggio, una grande libertà nella fase di progettazione delle parti. Solitamente, per permettere il movimento delle parti una volta finita la stampa, è necessario prevedere un gioco di almeno 0,5 mm tra i due componenti. Quando invece vengono progettati due componenti che dovranno essere assemblati ad incastro è necessario prevedere il corretto accoppiamento tra le due parti. Il software di progettazione CAD non tiene conto della rugosità delle superfici e delle relative frizioni. Per queste ragioni è necessario lasciare sempre almeno 0,4 mm tra le diverse parti.

Anche se, come introdotto prima, il Selective Laser Sintering permette grande libertà di produzione in quanto non sono necessari supporti, è necessario avere alcuni accorgimenti per evitare deformazioni o crepe dovute agli stress residui. Superfici piane molto grandi rischiano di risultare deformate se stampate orizzontalmente. In questo caso è meglio orientare la parte inclinata. Altro fattore da tenere presente, in fase di progettazione, sono le eventuali operazioni successive alla stampa. Solitamente sono previste finiture superficiali, pittura o trattamenti per impermeabilizzare della parte stampata. In questi casi è necessario considerare l’accessibilità di tutte le zone del prodotto da parte processo di finitura.

In conclusione, la tecnologia SLS permette di ottenere grande libertà e semplicità nella produzione di parti. Seguendo alcune semplici regole generali è possibile ottenere fin dalle prime stampe parti di buona qualità. In questo caso è possibile stampare fin da subito, a differenza di altre tecnologie Additive, le parti progettate per essere prodotte con altre tecnologie tradizionali. Risulta comunque interessante aggiornare il progetto di alcuni componenti per ottenere il massimo dei benefici dell’Additive come il risparmio di peso e la possibilità di costruire parti mobili già assemblate.