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41– Processi Jet Based - Coggle Diagram

- - - - • Material jetting (MJ): in cui tutto o parte del materiale viene erogato da testina di stampa
      - • Binder jetting: legante o altro additivo viene erogato su letto di polvere andando a formare la parte
  - - - MATERIAL JETTING
        
        MULTIJET - POLIJET SYSTEMS
      - BINDER JETTING
        
        3D PRINTING
  - - - • Più teste di stampa gettano centinaia di minuscole goccioline sulla build platform
    - - • Anni '80 primi brevetti relativi a semplice deposizione di "particelle" di materiale
      - • 1994 prima tecnologia di successo commerciale (materiale a base di cera riscaldato)
      - • 1996 3D Systems ha introdotto macchina per stampa a base di cera (modelli concettuali)
      - • 2001 introdotte macchine con getto di fotopolimero (testine con oltre 1.500 ugelli) e poi cura UV (stereolitografia)
    - - • Commercialmente polimeri cerosi o fotopolimeri acrilici
      - • Altri materiali: polimeri, ceramiche e metalli
      - • Limitazioni della viscosità: per formazione delle goccioline, c’è soglia di viscosità massima stampabile
        
        • per facilitare il getto, i materiali solidi a Tamb devono essere riscaldati in modo
        da liquefarsi
      - • Polimeri:
        
        • Principalmente resine fotopolimeriche simili a SLA in forma meno viscosa e hanno un costo molto più alto
        
        • Possibile ottenere stampe multimateriali
        
        • Materiali speciali ottimizzati per settori specifici, come materiali per utensili o applicazioni mediche
      - • Ceramici
        
        • Sospensioni ceramiche: miscele di polveri ceramiche (es. zirconia, allumina etc.)
        con solventi ed altri additivi
      - • Metalli
        
        • Metalli stampati - ricerca (bassi Tm): rame, alluminio, stagno, mercurio
        
        • Punto di fusione del materiale è spesso suff. alto da danneggiare i componenti del sistema di stampa
    - - • Formazione delle gocce nell’ugello:
        
        • Flusso continuo (CS):
        
        o Applicata pressione costante al serbatoio, causando l'espulsione di colonna pressurizzata di liquido dall'ugello → all’uscita dell’ugello, flusso si rompe in goccioline (instabilità di Rayleigh)
        
        o Vantaggio è l'elevata velocità effettiva: usato in applicazioni come l'etichettatura alimentare e farmaceutica
        
        o Sistemi commerciali: goccioline di circa 150µm a 80-100 kHz
        
        • Drop-on-demand (DOD):
        
        o Singole goccioline prodotte direttamente dall'ugello
        
        o Singoli impulsi di pressione nell'ugello causano l'espulsione del fluido;
        
        o Impulsi di pressione creati da attuatori termici, elettrostatici, piezoelettrici, acustici
        
        o Metodi DOD possono depositare goccioline di 25-120 µm ad un tasso di 0-2.000 gocce/s.
- - - - o Resina liquida viene riscaldata a 30 – 60°C (viscosità ottimale)
      - o Testina di stampa sulla piattaforma getta/deposita centinaia di piccole goccioline di fotopolimero
      - o Fonte di luce UV attaccata alla testina di stampa cura il materiale depositato,solidificandolo
      - o Dopo che il layer è completo, piattaforma si sposta verso il basso e processo si ripete
  - - - o Desktop 380 x 250 x 200 mm
      - o Industriali fino a 1000 x 800 x 500 mm
  - - - o Area di costruzione, diverse parti stampate contemporaneamente in diversi materiali o colori → processo veloce
      - o Singola parte, diverse sezioni di una parte stampate in materiali o colori diversi (es. custodia rigida con pulsanti flessibili - feedback tattile)
      - o Materiale, due o più resine mescolate in rapporti diversi prima dell'erogazione, creando un "materiale digitale" (durezza, rigidità o tonalità diversi)
  - - - o Lucido: supporti solo quando strutturalmente richiesto (sporgenze) → tutte le
        sup. lucide tranne quelle a contatto con supporti (costo inferiore)
      - o Opaco: sottile strato di materiale di supporto aggiunto intorno a tutta la
        parte → tutte le sup. finitura opaca (maggiore precisione)
- - - - • Maggior parte del materiale è costituito da polvere
      - • Tipicamente, goccioline di binder formano agglomerati sferici (liquido + polvere), e legano a layer precedente
    - - • Testa di stampa BJ contiene più ugelli di espulsione
      - • Processo scalabile economicamente (↑numero di ugelli)
      - • Processo line-wise
      - • Processi ad alta velocità di deposizione (costo basso)
      - • Post-processing necessario: solidificazione binder, rimozione polvere in eccesso, infiltrazione (proprietà meccaniche e stabilità)
    - - • non necessita strutture di supporto secondarie,
      - • più parti possono essere costruite contemporaneamente
    - - • Disponibili in commercio:
        
        • Metà anni '90, primo materiale era amido e utilizzava un legante a base d'acqua simile a una colla
        
        • Attualmente polveri per BJ sono disponibili in una vasta gamma di materiali (metalli, polimeri, sabbia o ceramici)
        
        • Applicazione finale della parte definisce la polvere più appropriata:
        
        • Polveri in ceramica basso costo
        
        • Polveri metalliche più costose, ma più economiche che per DMSL/SLM
        
        • A differenza del SLS, 100% della polvere può essere riciclata (risparmio di materiale)
    - - • A seconda dei materiali:
        
        • polveri di amido o polimeri, parti tipicamente prototipi visivi o prototipi funzionali leggeri
        
        • infiltrati elastomerici, utilizzate per scopi funzionali
        
        • polveri polimeriche e infiltrati a base di cera, utilizzate come modelli per processi fusione con modello a perdere
        
        • polveri metalliche, utilizzate come prototipi funzionali o per scopi di produzione (leghe metalliche disponibili)
        
        • silice e sabbia di fonderia per stampi o modelli di fonderia
      - • Fabbricazione di prototipi a colori (statuine)
- - - - I. Distribuzione di un sottile strato di polvere sulla piattaforma di costruzione
      - II. Testa con ugelli a getto deposita selettivamente goccioline (80 μm) di binder che legano particelle di polvere insieme
      - III. Quando lo strato è completo, la piattaforma di costruzione si sposta verso il basso e lama deposita altro strato di polvere
      - IV. Processo si ripete
      - V. Dopo la stampa, la parte viene lasciata solidificare poi rimossa e pulita
    - - • Altezza layer dipende dal materiale:
        
        • modelli a colori layer ~ 100 μm
        
        • parti metalliche ~ 50 μm
        
        • per sabbie per stampi 200-400 μm
      - • Incollaggio avviene a Tamb → no distorsioni
      - • Volume di build è tra le più grandi (fino a 2200 x 1200 x 600 mm) e possibilità di più parti contemporaneamente
      - • Non richiede strutture di supporto
      - • Parti non devono essere collegate alla piattaforma di build, è possibile
        utilizzare l'intero volume
    - - • Modelli a colori utilizzano polvere di arenaria o polvere PMMA:
        
        • Due testine una per binder una per inchiostro colorato (inchiostri combinabili)
      - • Post-processing:
        
        • Applicazioni non funzionali solo visive
        
        • parti rivestite con cianoacrilati o infiltrati (es. epossidiche) per migliorare resistenza
        e vivacità dei colori
    - - • Fino a 10 volte più economico (DMSL/SLM) e dimensione di build più grande e non richiedono strutture di supporto (geometrie complesse)
      - • Proprietà meccaniche scarse non sono adatte per applicazioni di fascia alta
      - • Post-processing:
        
        • Infiltrazione: in forno, legante viene bruciato lasciando vuoti (60% porosità). Bronzo con azione capillare si infiltra nei vuoti (bassa porosità e buona resistenza)
        
        • Sintering: forno ad alta temperatura, legante viene bruciato e particelle metalliche sinterizzate insieme (porosità molto bassa)
    - - • Può produrre parti molto grandi e geometrie metalliche complesse, non limitato da effetti termici (deformaz.)
      - • Parti metalliche e prototipi a colori ad una frazione del costo di DMLS/SLM e Material
        Jetting
      - • Capacità di produzione eccellenti per lotti medio-piccoli
    - - • Proprietà meccaniche inferiori rispetto alle parti DMSL/SLM, a (maggiore porosità)
      - • Dettagli approssimativi e parti molto fragili nel loro stato verde → possono fratturarsi durante la post-elaborazione
      - • Selezione limitata di materiali