Linee guida per progettare la stampa 3D SLA: 8 suggerimenti

La stereolitografia (SLA) è una tecnica di stampa 3D a base di resina che utilizza un laser UV per polimerizzare selettivamente la resina fotopolimerica liquida strato su strato. L’SLA si distingue per la sua capacità di produrre parti con dettagli estremamente precisi, superfici lisce e tolleranze ristrette, spesso richiedendo una post-elaborazione minima o nulla. Supporta vari materiali, tra cui resine multiuso, ad alta temperatura e opzioni trasparenti.

Queste proprietà lo rendono ideale per la prototipazione, la creazione di modelli master per stampaggio, modelli dentali, piccoli componenti meccanici e parti di design estetico. Tuttavia, i pezzi realizzati tramite SLA sono generalmente meno stabili ai raggi UV rispetto a quelli realizzati con i processi termoplastici.

Nikolaus Mroncz

Responsabile Vendite in Xometry

È bene tenere presente che, nonostante l’ottima qualità superficiale, i componenti in SLA presentano dei limiti. Nel tempo, l’esposizione alla luce solare può renderli fragili e i componenti di colore più chiaro, soprattutto bianchi o trasparenti, possono ingiallire. Sebbene sia possibile applicare rapidamente una vernice trasparente per ridurre questo effetto di invecchiamento, esistono comunque suggerimenti di progettazione che vale la pena condividere per ottenere risultati impeccabili, ridurre gli scarti e sfruttare al meglio le potenzialità della SLA.

1. Rispettare le dimensioni minime delle funzionalità SLA

Sebbene la stampa 3D SLA eccella nelle lavorazioni più fini, i dettagli estremamente piccoli possono comunque causare problemi in fase di produzione. I perni sottili possono diventare fragili, le fessure strette possono essere scarsamente definite e i fori piccoli potrebbero sigillarsi a causa dell’accumulo di resina durante il processo di stampa. Questi difetti sono spesso il risultato di una geometria spinta al di sotto dei limiti di affidabilità.

Regola pratica:

Mantenere un diametro minimo affidabile del pin di 1 mm.
Si consiglia una dimensione minima della slot di 0,5 mm, ma più è grande, meglio è.
Mantenere una dimensione minima delle lavorazioni stampabili di 0,2 mm.

2. Progettare con uno spessore di parete adeguato

Lo spessore delle pareti è uno dei fattori più importanti nella progettazione della stampa 3D SLA. Pareti troppo sottili possono rendere i pezzi fragili o addirittura rompersi durante la stampa. D’altra parte, pareti troppo spesse portano a sprechi di materiale e ad alcuni difetti come la deformazione.

Le pareti non uniformi, inoltre, si raffreddano a velocità diverse, con le sezioni più sottili che si raffreddano più velocemente di quelle più spesse. Ciò significa che le pareti devono essere dimensionate correttamente e lo spessore mantenuto uniforme su tutto il profilo per evitare crepe, deformazioni e altri difetti.

Le pareti non supportate, che sono a maggior rischio di deformazione o rottura, devono essere più spesse. Possono anche essere progettate con basi a raccordo per migliorarne la resistenza meccanica. Le pareti supportate hanno meno probabilità di deformazione, il che significa che possono essere anche più sottili, ma entro certi limiti.

Regola pratica:

Mantenere lo spessore minimo consigliato di 0,6 mm per le pareti non supportate.
Mantenere lo spessore minimo consigliato di 0,4 mm per le pareti supportate.

3. Considerare le tolleranze SLA per le parti di accoppiamento

Sebbene la stampa 3D SLA possa raggiungere un’alta precisione, è comunque fondamentale considerare delle tolleranze durante la progettazione dei componenti. Le tolleranze e un fattore di ritiro va previsto durante la polimerizzazione.

Questo è l’unico metodo per rispettare tolleranze ristrette e garantire il corretto funzionamento dei componenti. È necessario prevedere un gioco adeguato tra le parti da accoppiare per evitare che si fondano durante la stampa. Questo contribuisce anche all’assemblaggio perfetto dei componenti.

Regola pratica:

Assicurare una distanza minima di 0,5 mm tra le parti mobili e il gruppo.
Utilizzare una distanza di 0,1 mm per un accoppiamento a pressione o aderente.

4. Parti cave in SLA per risparmiare resina in modo sicuro

La tecnologia SLA può produrre parti completamente solide, ma in molti casi, la creazione di cavità nel design contribuisce a ridurre il consumo di materiale e i tempi di stampa. Tuttavia, le sezioni cave devono essere progettate con cura per mantenere l’integrità strutturale ed evitare i comuni problemi di stampa. Pareti sottili o cavità completamente chiuse possono intrappolare la resina non polimerizzata all’interno del pezzo, provocando squilibri di pressione interna che possono causare crepe o persino rotture del pezzo. Inoltre, le forme cave o concave stampate con il lato di stampa rivolto verso l’alto sulla piattaforma di stampa possono creare un effetto di aspirazione contro il serbatoio della resina, che può causare il distacco del pezzo durante la stampa.

Per evitare questi problemi, è sempre consigliabile includere fori di scarico per consentire alla resina in eccesso di fuoriuscire e ridurre al minimo le forze di aspirazione. Per elementi completamente chiusi come sfere o cavità, si consiglia di riempire la cavità o di posizionare almeno un foro di scarico in ogni sezione cava.

Regola pratica:

Mantenere uno spessore minimo delle pareti delle sezioni cave di 2 mm.
I fori di scarico devono avere un diametro di almeno 3,5 mm.
Prevedere almeno un foro di scarico per sezione cava.

5. Angoli interni ed esterni arrotondati

Angoli e spigoli vivi sui componenti aumentano la concentrazione delle sollecitazioni. Questo incrementa il rischio di formazione di crepe e di rotture del componente. Arrotondare gli angoli interni ed esterni distribuisce le sollecitazioni in modo uniforme lungo la struttura. E’ importante accentuare il più possibile i raggi di curvatura per favorire una distribuzione efficiente delle sollecitazioni nei componenti stampati in 3D con tecnologia SLA.

Regola pratica:

Si consiglia di mantenere un raggio minimo di circa 0,5 mm per gli angoli.
Il raggio di un angolo interno deve essere pari almeno alla metà dello spessore della parete corrispondente.
Il raggio degli angoli esterni deve essere almeno 1,5 volte lo spessore delle pareti corrispondenti.

6. Aggiungere testo e marcature chiare

La stampa SLA è ideale per aggiungere piccoli loghi, etichette o testo funzionale direttamente sulla superficie di un componente. Un testo in rilievo o inciso troppo fine può perdere contrasto o diventare illeggibile per via di una polimerizzazione eccessiva o della fuoriuscita della resina.

Per garantire la leggibilità, il testo deve avere profondità o altezza sufficienti per resistere a una leggera levigatura della superficie, pur rimanendo nitido e visibile nel componente finale.

Regola pratica:

Le lavorazioni in rilievo devono avere un’altezza di almeno 0,5 mm e una larghezza di 0,4 mm.
Le lavorazioni incise richiedono una profondità minima di 0,5 mm e una larghezza di 0,5 mm.
Dimensione minima del carattere: altezza del carattere 1 mm, ma si consigliano 2 mm o più.

7. Ridurre al minimo e posizionare strategicamente i supporti

Le strutture di supporto sono sconsigliate nella progettazione SLA in quanto lasciano tracce sui pezzi.

Tuttavia, ci sono casi in cui si rendono necessarie, come pareti e sporgenze. Le strutture di supporto sono facili da aggiungere poiché la maggior parte degli strumenti di slicing è in grado di rilevarne la corretta posizione.

E’ importante non aggiungere strutture di supporto inutilmente. Se è necessario stampare con i supporti, attenersi alla lunghezza e alle angolazioni minime consigliate per questi elementi. Superare tali limiti può causare la rottura degli elementi sporgenti durante il distacco.

Regola pratica:

Le sporgenze non supportate non devono superare i 2 mm di lunghezza e formare un’angolazione minima di 30°.
Posizionare supporti sotto sporgenze, ponti e qualsiasi elemento che potrebbe deformarsi o perdere forma a causa della mancanza di supporto durante la stampa.
Utilizzare punti di contatto più piccoli per il supporto al fine di ridurre i segni sul pezzo finito.

8. Orientare le parti per ridurre al minimo i supporti e migliorare la finitura

Nella stampa 3D SLA, l’orientamento dei pezzi influisce sulla riuscita della stampa, sulla resistenza meccanica e sulla visibilità dei segni dei supporti. I pezzi ben orientati sono più facili da stampare, richiedono meno supporti e sono meno soggetti a rotture come deformazioni, problemi di aspirazione o scarsa adesione. Orientare i pezzi in modo angolato aiuta inoltre la resina a fluire in modo più uniforme dalla superficie e riduce il rischio di deformazione da “effetto ventosa” o accumulo di stress interno.

Regola pratica:

Posizionare i pezzi in modo da ridurre le sporgenze che richiedono supporto.
Evitare ampie superfici piane parallele alla piattaforma di stampa.
Angolare il pezzo tra 30° e 45° per favorire l’adesione e ridurre lo stress di stampa.

Evitare l’effetto ventosa nella progettazione SLA

Un problema comune specifico del processo di stampa SLA invertita è il fenomeno chiamato “effetto ventosa”. Questo si verifica quando una parte cava o concava, come una tasca incassata o una cavità chiusa, è rivolta verso il basso, in direzione della vasca di resina. Man mano che il pezzo viene estratto dal serbatoio di resina strato per strato, la cavità può intrappolare aria o resina non polimerizzata, creando un effetto di aspirazione.

Questa differenza di pressione può causare un collasso, ovvero la rottura di una parete verso l’esterno per via della pressione interna durante la stampa. Nei casi più gravi, l’effetto ventosa può danneggiare il pezzo, la vasca di resina o persino causare fuoriuscite di resina all’interno della macchina.

Per ridurre il rischio:

Evitare geometrie a tazza con aperture rivolte verso il basso.
Aggiungere fori di scarico per sfiatare i volumi chiusi.
Riorientare i componenti in modo che le superfici cave o concave non siano rivolte direttamente verso la vasca.

Guida di riferimento alle specifiche di stampa 3D SLA

La tabella seguente fornisce un breve riepilogo delle specifiche di progettazione 3D SLA di Xometry per varie lavorazioni dei componenti. Sono tutti aspetti fondamentali da considerare durante la fase di progettazione per stampe di alta qualità.

Specifiche	Dettagli
Volume massimo di stampa	Standard: 145 × 145 × 185 mm Industriale: 736 x 635 x 533 mm
Spessore minimo della lavorazione	0.20 mm
Spessore minimo consigliato della parete	0.4 mm (pareti supportate), 0.6 mm (pareti non supportate)
Spessore del layer	20-100 micron (a seconda della stampante)
Tolleranza generica	±0.5% (±0.2 mm) (Standard) ±0.5% (±0.15 mm) (Industriale)

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Padroneggiare la stampa 3D SLA apre ad un mondo di possibilità per la creazione di componenti dettagliati e di alta precisione con finiture lisce. Seguendo i consigli di progettazione di questa guida, è possibile ottenere risultati eccezionali, garantendo che i componenti stampati siano più funzionali, durevoli, affidabili e intercambiabili. Questi suggerimenti sono fondamentali per rispettare gli elevati standard del settore.

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