Nel corso degli anni, la stampa 3D è diventata sempre più popolare nel mondo della ricerca e del design. La stampa 3D è il processo di deposizione di strati successivi di materiale fino a formare un oggetto tridimensionale. La domanda di questa tecnologia è cresciuta grazie ai suoi comprovati risparmi di tempo e costi. A differenza della lavorazione, quando si stampa una parte in 3D, ci sono pochi o addirittura zero sprechi di prodotto, perché si aggiunge materiale secondo necessità, invece di togliere.
Stampe 3D oltre la prototipazione
Questa tecnologia è stata inizialmente ideata per stampare piccoli prototipi al fine di valutare progetti di design nei processi di produzione. Oggi, la stampa 3D è usata in quasi tutti i settori e non solo per la prototipazione. Viene, per esempio, utilizzata anche in ambito artistico. Con l'aiuto della tecnologia di erogazione dei fluidi, come la valvola a getto PICO Pµlse® di Nordson EFD, gli studenti del MIT sono stati in grado di riprodurre copie quasi perfette di opere d’arte. Le copie di opere sono spesso consegnate ai musei che non possono accedere agli originali; da qui la necessità di un'esecuzione impeccabile.
Mantenimento di colore e brillantezza
Per eseguire copie il più possibili fedeli all’originale, agli studenti è stato affidato il compito di ideare una tecnologia che potesse depositare materiali colorati con alta risoluzione spaziale, applicando al contempo un materiale lucido per dare brillantezza all’opera. L'aggiunta del gloss è stata una componente cruciale per il loro successo; senza di esso, si può rimanere con una superficie irregolare e il prodotto può sembrare non finito.
Una delle sfide principali nell’ottenere proprietà di brillantezza risiede nel processo stesso di stampa. Le stampanti 3D non possono stampare materiali lucidi perché gli ugelli utilizzati per la stampa non possono trattare prodotti altamente viscosi con particelle di grandi dimensioni. Di conseguenza, gli stessi ugelli necessari per ottenere risultati di alta risoluzione, come quelli utilizzati nelle stampanti 3D, non sono invece adatti per la maggior parte delle vernici (gloss).
Soluzioni di dosatura per materiali ad alta viscosità
Per superare le limitazioni della stampa del gloss, gli studenti hanno proposto un sistema basato sulla tecnologia di dosatura senza contatto PICO Pµlse di Nordson EFD insieme a una soluzione di stampa 3D a getto di inchiostro fornita da un’altra azienda. La combinazione di queste due tecnologie ha reso possibile la dosatura di materiali di viscosità molto alta e con particelle piuttosto grandi, oltre alla stampa nel colore e nella forma necessari per creare una copia esatta del pezzo artistico. La dosatura senza contatto del materiale ad alta viscosità ha consentito agli studenti di controllare il grado di brillantezza per garantire uno strato uniforme su tutta la superficie, utilizzando anche vernici standard.
Erogazione anche su superfici irregolari
PICO Pµlse offre un’applicazione senza contatto veloce e precisa su qualsiasi superficie, comprese quelle irregolari o difficili da raggiungere, una caratteristica che ha reso questa valvola perfetta per l’erogazione di vernici su opere d’arte complesse. La dosatura della vernice è avvenuta con meno turbolenza garantendo uniformità e precisione di posizionamento del deposito di fluido. Questo ha contribuito a realizzare copie di opere d’arte quasi perfette.
Il sistema completo che gli studenti sono riusciti a realizzare include tre sistemi per la dosatura senza contatto PICO Pµlse, un robot cartesiano e un controller. Il robot da banco è stato utilizzato per muovere e localizzare le valvole di dosatura lungo l’asse Z, ed il pezzo lungo le assi X e Y. PICO Pµlse è stata usata per applicare vernici differenti con diverse viscosità. Il movimento del robot e il tempo di impulso delle valvole erano coordinati dal controller.
Applicazione uniforme ad alta risoluzione
Utilizzando il nuovo sistema modificato di stampa 3D, gli studenti sono stati in grado di ottimizzare la dosatura di una serie di vernici (gloss) per la stampa, applicandole in modo uniforme con una risoluzione di 450 μm. Con questo sistema dosano senza contatto, con successo, varie vernici con viscosità differenti e gestiscono vernici opache riempite con particelle. Questo consente agli studenti di ottenere un’ampia copertura della riflettanza, da molto lucida a opaca a seconda del risultato finale che vogliono ottenere.
Joseph Peltier