Le plastiche per la stampa 3D: tipologie e differenze

Tutti i tipi di plastica per stampa 3D

La plastica é tra i materiali più utilizzati nella stampa 3D grazie alla sua facilità di produzione, versatilità, impermeabilità e costi contenuti.
Le plastiche sono composti sintetici o semi-sintetici con la capacità di essere modellati (di cambiare forma). La maggior parte delle plastiche sul mercato è completamente sintetica, derivata da risorse petrolchimiche. Tuttavia, con l’aumento dell’attenzione verso la sostenibilità ambientale, sono sempre più diffuse anche plastiche derivate da fonti rinnovabili, come l’acido polilattico (PLA).

Con questo articolo vogliamo esplorare le tipologie di plastiche più comuni utilizzate nella stampa 3D. Il processo di stampa 3D più economico e diffuso, l’FDM (Fused Deposition Modeling), crea oggetti attraverso l'estrusione di filamenti plastici. Tuttavia, la precisione di questa tecnologia non è paragonabile a quella di altre tecniche come SLS (Selective Laser Sintering) o SLA (Stereolithography), che impiegano polveri e resine polimeriche per ottenere una maggiore accuratezza e qualità. Altre tecnologie che utilizzano plastiche includono Material Jetting e Multi Jet Fusion, entrambe adatte a esigenze produttive specifiche.

Nella stampa 3D la plastica può essere utilizzata in diverse forme, come filamenti, polveri o resine, a seconda della tecnologia impiegata. Quando vengono utilizzate sotto forma di filamenti o polvere, le plastiche devono essere fuse per formare l'oggetto strato dopo strato. Se impiegate come resine, invece, devono solidificarsi durante il processo di stampa. Ogni tipo di plastica richiede parametri di stampa specifici e conferirà ai pezzi finali proprietà diverse, come resistenza, flessibilità o durabilità.

Tipologie di plastiche per la stampa 3D

ABS (Acrilonitrile butadiene stirene)

I filamenti di ABS (Acrilonitrile Butadiene Stirene) sono tra i più utilizzati nella stampa 3D, grazie alla loro resistenza e versatilità. Questo materiale è comunemente impiegato in settori come l'automobilistico, per le carrozzerie delle auto, negli elettrodomestici e nei case dei cellulari. L'ABS è un termoplastico che contiene una base di elastomeri a polibutadiene, che lo rende flessibile e resistente agli urti.
Oltre ad essere disponibile sotto forma di filamento, l'ABS può essere trovato anche in polvere per i processi di stampa a letto di polvere come SLS (Selective Laser Sintering) e in forma liquida per le tecnologie SLA (Stereolithography) e PolyJet.
Per la stampa 3D con l'ABS, la temperatura di estrusione ideale varia tra 230 e 260°C. Questo materiale è molto resistente e può sopportare temperature da -20°C a 80°C, il che lo rende perfetto per applicazioni che richiedono durabilità. Inoltre, l'ABS è riutilizzabile e può essere saldato attraverso processi chimici, aumentando la sua versatilità.
Tuttavia, l'ABS non è biodegradabile e tende a contrarsi a contatto con l'aria, quindi è essenziale riscaldare il piatto di stampa per evitare deformazioni. Inoltre, si consiglia di utilizzare una stampante 3D a camera chiusa per limitare l'emissione di particelle nocive durante la stampa con l'ABS.

PLA (Acido polilattico)

Materiale ampiamente utilizzato nella stampa 3D, noto per il suo vantaggio di essere biodegradabile, a differenza dell'ABS. Viene prodotto utilizzando materie prime rinnovabili, come l'amido di mais, rendendolo una scelta più ecologica rispetto ad altri materiali plastici.
Il PLA è uno dei materiali più facili da stampare grazie alla sua bassa temperatura di fusione, che si colloca tra i 190 e i 230°C. A differenza dell'ABS, la stampa con PLA non richiede un piatto riscaldato, sebbene possa presentare una leggera ritrazione dopo la stampa. Tuttavia, la velocità di raffreddamento e solidificazione del PLA è piuttosto alta, il che può renderlo più difficile da manipolare rispetto ad altri materiali.
Un altro aspetto importante da considerare è che il PLA può deteriorarsi a contatto con l'acqua, quindi non è il materiale migliore per oggetti che potrebbero essere esposti a umidità costante. Nonostante ciò, il PLA è estremamente popolare grazie alla sua facilità d'uso e alla vasta gamma di colori disponibili, rendendolo ideale per applicazioni decorative come oggetti di design, piccoli giocattoli e prototipi. Per questo motivo, è molto usato anche nell'industria per la prototipazione rapida.

ASA (Acrilonitrile stirene acrilato)

Un materiale simile all'ABS, ma offre una maggiore resistenza ai raggi UV, il che lo rende ideale per applicazioni all'aperto o in ambienti esposti alla luce solare. Come l'ABS, è consigliabile stampare l'ASA su un piano riscaldato per evitare deformazioni durante il processo di stampa.
Le impostazioni di stampa per l'ASA sono molto simili a quelle dell'ABS, ma è importante prestare particolare attenzione alla stampa in una camera chiusa, poiché l'ASA può emettere stirene, una sostanza chimica potenzialmente dannosa. Utilizzare una camera chiusa aiuta a contenere queste emissioni, migliorando la sicurezza durante la stampa.

PET (tereftalato di polietilene)

Il PET è un materiale ampiamente utilizzato, in particolare nelle bottiglie di plastica usa e getta. Nella stampa 3D, il PET è ideale per produrre oggetti che entreranno in contatto con il cibo, grazie alla sua natura sicura e resistente. Il materiale è rigido e presenta una buona resistenza chimica, rendendolo adatto anche per applicazioni che richiedono robustezza. Per ottenere i migliori risultati di stampa con il PET, è consigliabile impostare la temperatura di stampa tra 75 – 90ºC. Il PET viene spesso commercializzato come un filamento traslucido, con varianti come PETG, PETE e PETT, ognuna con specifiche caratteristiche che lo rendono adatto a diverse applicazioni.
I principali vantaggi del PET includono il fatto che non emette odori durante il processo di stampa e che è al 100% riciclabile, facendo di questo materiale una scelta ecologica e versatile per la stampa 3D.

PETG (polietilene tereftalato glicolico)

Termoplastica molto popolare nel campo della manifattura additiva, in grado di combinare la semplicità di stampa del PLA con la resistenza dell'ABS. Si tratta di una plastica amorfia che può essere riciclata al 100%, rendendola un'opzione ecologica per la stampa 3D.
Il PETG ha la stessa composizione chimica del polietilene tereftalato (PET), ma l'aggiunta di glicole ne riduce la fragilità, rendendolo più resistente e durevole. Grazie a queste caratteristiche, il PETG è ideale per applicazioni che richiedono una buona robustezza e flessibilità, pur mantenendo una facilità di stampa simile a quella del PLA.

Policarbonato

Materiale molto resistente, progettato per applicazioni tecniche che richiedono elevate prestazioni. Una delle sue caratteristiche principali è la resistenza alle alte temperature, essendo in grado di sopportare deformazioni fino a circa 150°C. Tuttavia, il PC ha una tendenza ad assorbire l’umidità dall'ambiente, il che può influire negativamente sulle sue prestazioni e sulla qualità della stampa. Per evitare problemi, è importante stoccare il PC in contenitori stagni per preservarlo.
Questo materiale è molto apprezzato nell'industria della manifattura additiva (AM) per la sua resistenza e trasparenza. Inoltre, ha una densità inferiore rispetto al vetro, rendendolo particolarmente interessante per la creazione di parti ottiche, schermi protettivi e oggetti decorativi, dove sono richieste sia leggerezza che alta resistenza.

Polimeri ad alte prestazioni (PEEK, PEKK, ULTEM)

L’evoluzione delle tecnologie di stampa 3D ha stimolato una vasta ricerca sui materiali, portando allo sviluppo di una nuova generazione di filamenti ad alte prestazioni con caratteristiche meccaniche simili a quelle dei metalli. Tra questi materiali spiccano PEEK, PEKK e ULTEM, che appartengono a famiglie come i poliarileterchetoni (PAEK) e i polieterimmidi (PEI). Questi filamenti si distinguono per l'elevata resistenza termica e meccanica, la robustezza e la leggerezza, che li rendono molto più leggeri rispetto ad alcuni metalli, ma con prestazioni simili o superiori.
Le proprietà uniche di questi polimeri li rendono particolarmente utili in settori come l’aerospaziale, l’automobilistico e il medico, dove la combinazione di resistenza e leggerezza è fondamentale.
Tuttavia, a causa delle loro caratteristiche, i polimeri ad alte prestazioni non possono essere utilizzati su tutte le macchine FDM disponibili. È necessario che la stampante 3D abbia un piatto riscaldato che raggiunga almeno 230°C, un'estrusione a 350°C e una camera chiusa per evitare deformazioni. Oggi, circa il 65% di questi materiali viene stampato con la tecnologia FDM, ma sono anche disponibili in polvere, compatibile con la tecnologia SLS (Selective Laser Sintering).

Polipropilene

Termoplastica molto utilizzata in vari settori, tra cui automobilistico, tessile professionale e nella produzione di oggetti di uso quotidiano. È noto per la sua resistenza all'abrasione, la capacità di assorbire gli urti e per il buon equilibrio tra rigidità e flessibilità, che lo rende un materiale versatile e durevole.
Tuttavia, il polipropilene presenta alcuni svantaggi. La sua scarsa resistenza alle alte temperature e la sensibilità ai raggi UV sono due delle principali limitazioni. L'esposizione ai raggi UV può infatti provocare espansione e degrado del materiale nel tempo. Per ovviare a questi problemi, diversi produttori hanno sviluppato varianti più robuste di PP, noti come simil-propileni, che offrono miglioramenti sia in termini di resistenza fisica che meccanica, rendendo il materiale più adatto a condizioni ambientali difficili.