10 opzioni resistenti all’acqua per le vostre parti stampate in 3D: materiali e post-elaborazione

Questo articolo esamina i diversi metodi per ottenere parti resistenti all'acqua con la stampa 3D: materiali, processi di stampa 3D e opzioni di finitura.
Water-resistance of a Xometry part being tested

La resistenza all’acqua è essenziale per le parti che saranno esposte alla pioggia e ad altre condizioni atmosferiche umide, incluso il contatto costante con l’acqua, come le bottiglie d’acqua. Per le tecnologie di stampa 3D, ci sono diversi fattori da considerare per ottenere parti resistenti all’acqua: il materiale, il processo di stampa 3D e le opzioni di post-elaborazione.

Stampa 3D di materiali resistenti all’acqua

La maggior parte dei materiali di stampa 3D come il PLA può degradarsi se esposta all’acqua per lunghi periodi, mentre i metalli generalmente sviluppano ruggine per l’ossidazione a causa dell’acqua. I materiali con buona resistenza all’acqua sono classificati come IP 67 e/o IP 68 secondo il Codice di Protezione in Ingresso.

I materiali di stampa 3D elencati di seguito possono essere utilizzati per realizzare modelli 3D resistenti all’acqua senza troppi trattamenti superficiali.

Polipropilene (PP)

Questo materiale è molto usato tra le bottiglie e i contenitori per l’imballaggio alimentare. È leggero e repinge l’acqua (idrofobo) a differenza di altri materiali che assorbono l’acqua nel tempo.

Il polipropilene è molto flessibile e ha una buona adesione tra i layer lasciando piccoli spazi tra gli strati durante la stampa. Oltre ad essere resistente all’acqua, risulta esserlo anche a sostanze chimiche aggressive come acidi e solventi organici. Ha anche una buona resistenza al calore.

Tecnologie di stampa 3D compatibili: MJF & SLS

Nylon PA 12

Questo materiale ha una buona elasticità e un’elevata resistenza agli urti. La sua resistenza a prodotti chimici, alcol, carburanti, oli e detergenti è eccellente. Ha una buona stabilità agli agenti atmosferici e alla luce ultravioletta. Il PA12 offre alcune proprietà di resistenza all’acqua e complessivamente un buon rapporto qualità-prezzo. Tuttavia, non è adatto al contatto a lungo termine con l’acqua e necessita di alcuni trattamenti superficiali specifici come il rivestimento epossidico per garantire una migliore resistenza all’acqua.

Tecnologie di stampa 3D compatibili: SLS & FDM

MJF PA 12 natural

ABS

Questo materiale è eccellente per una stampa che richieda caratteristiche di resistenza all’acqua. L’ABS è un materiale ad alta resistenza agli urti e robusto possedendo una temperatura di transizione vetrosa di circa 105°C. È altamente resistente alle soluzioni acquose, fosforo e acido cloridrico. Tuttavia, può essere danneggiato dalla luce solare. È comunemente usato nelle linee di irrigazione e nei tubi di scarico.

Tecnologie di stampa 3D compatibili: FDM

FDM ABS part

Policarbonato (PC)

Il policarbonato è un materiale trasparente con una buona resistenza agli urti. È un materiale ottimale per oggetti come biberon e bottiglie d’acqua riutilizzabili.

Il policarbonato è un materiale robusto e amorfo con alta resistenza agli urti, stabilità e buone proprietà elettriche. Ha una gamma di temperature di utilizzo più ampie con una temperatura di deflessione del calore di 140°C.

Tecnologie di stampa 3D compatibili: FDM

Polycarbonate 3D printed part

PETG

Il PETG ha una notevole resistenza chimica, durabilità e buona formabilità. Ha una forte resistenza all’acqua e all’umidità, nonché una buona robustezza agli urti ed è leggermente flessibile. Questo materiale ha basse temperature di formatura che lo rendono comune nelle applicazioni di consumo.

Il PETG è comunemente usato per contenitori di alimenti e bottiglie per bevande liquide.

Tecnologie di stampa 3D compatibili: FDM

ASA (Acrilonitrile-stirene-acrilato)

Questo è un materiale termoplastico amorfo con una migliore resistenza agli agenti atmosferici. È ampiamente utilizzato per la prototipazione nella stampa 3D grazie alla sua resistenza ai raggi UV e alle eccellenti proprietà meccaniche. L’ASA ha una buona resistenza agli agenti chimici e al calore, con una temperatura di transizione vetrosa di 108 gradi.

Tecnologie di stampa 3D compatibili: FDM

FDM ASA Black front

Acciaio inox 316L / 1.4404

La percentuale relativamente trascurabile di cromo nell’acciaio inossidabile lo rende resistente all’acqua. È piuttosto resistente all’ossidazione (ruggine). Tuttavia, può essere danneggiato dall’acqua a base di cloro. Viene tipicamente utilizzato nella lavorazione degli alimenti e nelle apparecchiature di laboratorio, scambiatori di calore, dadi e bulloni.

Tecnologie di stampa 3D compatibili: DMLS

Confronto dei costi di produzione parti utilizzando materiali resistenti all’acqua

Vediamo un confronto dei costi produttivi di parti usando diversi materiali di stampa 3D resistenti all’acqua tramite il Motore di Quotazione Istantaneo di Xometry:

Materiale Tecnologia di stampa 3D Costo unitario per 1 pezzo Costo unitario per 10 pezzi Costo unitario per 100 pezzi
Polipropilene MJF € 51,00 € 11,72 € 8,89
Polipropilene SLS € 51,00 € 31,57 € 30,69
Nylon PA 12 SLS € 20,96 € 15,03 € 12,73
Nylon PA 12 FDM € 18,70 € 10,35 € 5,63
ABS FDM € 9,13 € 6,34 € 2,57
Policarbonato FDM € 34,45 € 25,89 € 25,03
PETG FDM € 10,84 € 4,28 € 3,32
ASA FDM € 18,75 € 6,60 € 3,99
Acciaio inox 316L / 1.4404 DMLS € 387,12 € 294,83 Prezzo su richiesta

Tecnologie di stampa 3D resistenti all’acqua

La modellazione a deposizione fusa (FDM), la stereolitografia (SLA) e la sinterizzazione laser selettiva (SLS) sono le migliori tecnologie di stampa 3D per produrre parti resistenti all’acqua. Le seguenti tecniche possono essere applicate principalmente durante il processo di stampa FDM per ottenere migliori proprietà di resistenza all’acqua per le parti stampate.

Spessore delle pareti

La stampa con uno spessore di layer di 0,15 mm offre una buona qualità di stampa e parti resistenti all’acqua. Aumentare lo spessore delle facce è un modo per ridurre la porosità all’acqua. Lo spessore può essere aumentato utilizzando un’altezza di layer bassa, un valore di riempimento consistente e una temperatura elevata.

Aumentare il guscio esterno

Come regola generica, più perimetri vengono aggiunti, maggiori sono le possibilità di realizzare una parte resistente all’acqua. Infatti, la combinazione da 4 a 6 perimetri con uno spessore della faccia di circa 3 mm rende ben stagne le parti. Tuttavia, materiali diversi hanno limiti di perimetro differenti, da qui l’importanza di considerare il valore massimo di perimetro per il materiale scelto.

Temperatura di stampa maggiore

Temperature più elevate possono rendere una migliore adesione dello strato tra i vari layer. Questa maggiore adesione riduce le fessure tra gli strati che possono causare infiltrazioni d’acqua.

Opzioni di post-elaborazione per ottenere parti resistenti all’acqua

I processi di post-elaborazione sono metodi sicuri per garantire che le parti abbiano la necessaria resistenza all’acqua per il loro impiego.

Levigatura a vapore

Questo processo prevede la fusione degli strati, la rimozione degli spazi tra i layer e il sigillamento del perimetro della parte. Si ottiene principalmente applicando un solvente su una stampa solubile. Bisogna considerare che i solventi chimici da utilizzare sono in qualche modo determinati dai materiali.

Questo trattamento superficiale è disponibile per le tecnologie MJF e SLS.

Vapour smoothing 3D printed parts
Parti stampate in 3D levigate chimicamente

Verniciatura epossidica

Prima dell’applicazione della resina epossidica, è fondamentale carteggiare e lucidare la superficie della parte per renderla il più liscia possibile. Ciò garantirà che sia preparata adeguatamente per l’applicazione della resina epossidica. Gli epossidici in due parti sono la finitura ideale per ottenere parti 3D resistenti all’acqua. La viscosità ha un valore sufficiente per riempire fessure, vuoti o buchi all’interno della stampa 3D. La resina epossidica quindi si indurisce per produrre uno strato rigido a tenuta d’acqua.

Conclusione

Xometry Europa non offre soltanto materiali e processi di stampa 3D, ma anche operazioni di post-elaborazione necessarie per produrre parti resistenti all’acqua funzionali e di alta qualità. Andate sul nostro Motore di Quotazione Istantaneo per conoscere i nostri diversi materiali, tecnologie e opzioni di finitura e per caricare il vostro modello 3D.

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