Avete mai provato a stampare vasi, ciotole, tazze e altri modelli a tenuta stagna? Se sì, che tipo di filamento avete usato, con quali impostazioni lo avete stampato? Siete mai riusciti a rendere il vostro modello impermeabile?

Probabilmente ormai sapete che i modelli 3D non saranno a tenuta di acqua senza un lavoro extra. Se avete provato a riempire d’acqua dei vasi stampati con impostazioni standard (0.15mm – Qualità, 15% di riempimento Giroide), probabilmente avete scoperto che i modelli con pareti sottili tendono a perdere molto, mentre quelli con pareti spesse di solito trattengono l’acqua molto meglio. La natura della stampa 3D implica che potrebbe non avere le stesse caratteristiche a cui siamo abituati con le plastiche stampate a iniezione o a soffiaggio, quindi è necessario fare alcuni aggiustamenti per evitare che i liquidi fuoriescano. In questo articolo, vi presentiamo utili consigli e trucchi che prevengono le perdite d’acqua e renderanno le vostre stampe più funzionali.

Facile non è sempre il meglio

Il tuo primo pensiero potrebbe essere che il modo più semplice per ottenere una stampa a tenuta stagna sia con qualche forma di post-elaborazione. Basta stampare l’oggetto, poi trattarlo con resina epossidica, o lisciarlo con acetone, ecc. Questi processi potrebbero non essere la soluzione più pratica. È necessario dedicare del lavoro supplementare alla post-elaborazione, anche procurandosi alcuni strumenti appropriati, potrebbe essere necessaria la lavorazione con l’acetone, ecc. Per queste ragioni, è meglio progettare il modello e regolare le impostazioni dello slicer in modo che la stampa sia impermeabile fin dall’inizio, e non sia necessaria la post-elaborazione.

Ma la buona notizia è che abbiamo effettuato numerosi test per voi al fine di trovare le migliori impostazioni per realizzare stampe impermeabili. Abbiamo stampato diverse decine di modelli di prova per individuare il limite di impermeabilità, poi abbiamo confrontato i nostri risultati con alcuni dei suggerimenti comunemente proposti su internet e siamo felici di presentarvi i risultati.

Scelta del materiale

Ci sono filamenti che forniscono una buona resistenza meccanica, termica o chimica, ma ci sono tipi di materiali che eccellono nella loro resistenza all’acqua? Beh, sì, ma in realtà no.

Prima di tutto, ci sono alcuni filamenti come PVA e BVOH che sono completamente inadatti per tentare di stampare una parte impermeabile perché sono solubili in acqua. Se si dovesse versare dell’acqua all’interno di una stampa creata con uno di questi filamenti, in pochissimo tempo comincerebbe a perdere e a trasformarsi in qualcosa che somigli al naso di qualcuno con il raffreddore. Ma c’è qualche differenza tra PLA e PETG?

Ecco il nostro verdetto: se si stampano modelli con pareti spesse (6 perimetri / 2-3 mm o più), in realtà non importa con quale materiale si stampa. Tuttavia, con pareti sottili (2-4 perimetri / 0,9-1,8 mm) la differenza diventa chiara. In questo caso, la migliore resistenza all’acqua è fornita dal PP, seguito da CPE, PC, ASA e ABS. Il TPEE era leggermente peggiore ma aveva comunque risultati molto simili. Gli altri filamenti testati (HIPS, Nylon, PETG, PLA, PVB) perdevano molto di più.

Svariate fonti dichiarano che il Il PLA può dissolversi parzialmente in acqua e perdere la sua capacità di trattenere l’acqua. In realtà il PLA non si dissolve, ma in certe condizioni può gonfiarsi e fungere da stoppino per l’acqua, quindi, in teoria, può verificarsi una situazione in cui si riempie il vaso d’acqua e questo gocciola dopo diverse settimane. Nei nostri test, però, non abbiamo avuto questo problema con nessuno dei nostri oggetti di prova (stampati con Prusament PLA). Questo includeva vasi da fiori stampati in PLA, nei quali, durante il nostro lungo periodo di test, non abbiamo notato alcuna perdita (vedere il nostro articolo sul giardinaggio).

Scegliere il modello adatto

Una delle chiavi del successo è evitare modelli troppo complessi. I modelli con forme complesse di solito hanno più buchi nelle proprie pareti che potrebbero causare perdite. È anche bene scegliere modelli con pareti spesse (2-3 mm o anche più spesse). Se scegliete un modello che vi consentirà di impostare, per esempio, solo 2 perimetri, probabilmente non sarà in grado di trattenere l’acqua e richiederà una qualche forma di post-elaborazione.

Altezza del layer

Vari articoli indicano che si dovrebbe aumentare l’altezza degli strati per ridurre le giunture degli strati, una delle principali cause di fuoriuscita. Allo stesso modo, alcuni dicono che la stampa con materiali trasparenti è migliore anche con strati alti – noi abbiamo smentito questa ipotesi. Adesso abbiamo smentito questo metodo anche per la stampa di modelli waterproof. Stampare con strati leggermente più spessi ha senso solo per la stampa con ugelli più larghi, ma quando parliamo di ugelli da 0,4, è meglio stampare con 0,15 mm di altezza dello strato. Contrariamente alle affermazioni di altri, abbiamo riscontrato che le altezze di strato più basse (0,05 mm) avevano le migliori proprietà di impermeabilità e le altezze di strato più alte (0,3 mm) le peggiori. Per essere chiari, sembrava che la principale fonte di perdite non fosse il contatto tra gli strati, ma le giunture e le transizioni tra il riempimento solido e i perimetri. La stampa con un’altezza di strato di 0,15 mm non solo fornisce una grande qualità di stampa ma anche una discreta impermeabilità. L’obiettivo principale è quello di rendere la parete il più densa possibile e abbiamo dimostrato che il modo migliore per raggiungere questo obiettivo è quello di stampare con una altezza del layer bassa, un riempimento solido e un’alta temperatura – vedi il nostro vecchio articolo sulla stampa di parti trasparenti.

Layer inferiori e superiori

Non abbiamo tralasciato di testare un numero di strati solidi superiori/inferiore. Curiosamente, abbiamo trovato che il numero di strati solidi non è così rilevante come il numero di perimetri. Tutti i nostri oggetti di prova con 2-7 strati solidi inferiori (e 8 perimetri) erano impermeabili. È importante ricordare che il fondo di questi oggetti cilindrici di prova è stato stampato con una superficie piatta rivolta verso il basso sul piano riscaldato e che il primo strato potrebbe rappresentare la principale barriera all’acqua a causa del suo schiacciamento sul piano. Il problema principale con gli strati solidi inferiori è la sovrapposizione del riempimento tra gli strati solidi e i perimetri (overlap). È possibile modificare queste impostazioni (impostazioni di stampa / avanzate / sovrapposizione del riempimento) per migliorare la connettività o aumentare il flusso (vedi sotto).

Perimetri

I risultati dei nostri test mostrano che il numero di perimetri è l’elemento più importante (più comune) che influenza l’impermeabilità della stampa finale, in parole povere: Più perimetri si usano, più alta è la possibilità di ottenere una stampa a tenuta di acqua. Nei nostri test, la maggior parte delle parti stampate in 3D ha funzionato bene con 4-6 perimetri (spessore delle pareti di 2-3 mm). Naturalmente, vari materiali richiedono perimetri diversi per risultare impermeabili. Qui sotto troverete i limiti per i materiali scelti quando si stampa un semplice cilindro di prova:

La stampa con un perimetro in modalità vaso era sufficiente per rendere impermeabile tutti i materiali testati. Questo ha aiutato a sostenere la nostra conclusione che la principale fonte di perdite trovate nelle stampe è la giunzione creata quando si cambiano gli strati. I modelli più semplici possono essere stampati in modalità vaso, ma le forme complesse no. Ecco perché consideriamo due perimetri come valore minimo.

Flusso

Aumentando l’impostazione del flusso, si può anche rendere il modello più impermeabile, ma ha un grande svantaggio, la stampa perderà le sue dimensioni precise e probabilmente avrà una superficie antiestetica. Potrebbe non darvi molto fastidio se state stampando un disegno che non richiede molta precisione, allora è possibile aumentare il flusso al 105-110% ( Impostazioni del filamento / moltiplicatore di estrusione), ma non dimenticate che questo causerà probabilmente un sacco di fili e colature (PETG per esempio).

Aumentare il flusso è probabilmente il modo più semplice per ottenere qualità ermetiche per la vostra stampa 3D. Se volete stampare con la modalità vaso, questo è probabilmente l’unico modo per sigillare le pareti (a meno che non vogliate intraprendere la strada della post-elaborazione).

Un altro paio di consigli

• Assicuratevi che l’ugello sia pulito dentro e fuori. Le particelle di polvere (e di altro tipo) presenti nell’ugello, o l’intasamento dell’ugello, potrebbero aumentare il numero di vuoti all’interno della vostra stampa.
• Se si stampano modelli con pareti spesse, non è necessario stamparli con il 100% di riempimento, ma in questo caso, è importante aumentare il numero di perimetri. Un numero maggiore di perimetri non solo aumenta l’impermeabilità, ma migliora anche le proprietà meccaniche del modello.
• Aumentare la temperatura di 5-10 °C (secondo il tipo di filamento). Le impostazioni migliori sono quelle di aumentare la temperatura in combinazione con spessori di layer bassi, questo migliorerà la connessione strato per strato. Il risultato dovrebbe essere un modello il più denso possibile.

Riassumendo il tutto

• Scegliere forme semplici per la stampa
• È meglio stampare modelli a parete sottile con PP o CPE
• Non aumentare l’altezza dello strato (0,15 o inferiore va bene)
• Il numero di strati inferiori non ha molta importanza. Tuttavia, impostatelo a 5 o più alto, giusto per essere sicuri.
• Stampare con 4 o più perimetri (quando non si stampa in modalità Vaso a spirale).
• Aumentare il flusso se non si possono usare più perimetri.

Soluzioni di post-elaborazione

Come abbiamo dimostrato, con alcuni modifiche alle impostazioni di base e la giusta scelta del filamento, di solito è possibile ottenere stampe a tenuta di acqua senza alcuna post-elaborazione, ma come fare se ci serve qualcosa in più? Ecco alcune possibilità di post-elaborazione per ottenere il massimo dalle vostre stampe.

Laccatura acrilica

Il metodo più semplice e facile da usare per fare un vaso a tenuta stagna, è usare la vernice acrilica trasparente. Basta spruzzare un paio di volte il modello all’esterno e all’interno e lasciarlo asciugare. La vernice acrilica (opaca e lucida) può essere acquistata in un normale negozio di hobbistica o di ferramenta. Tenete presente che non raccomandiamo di usare la vernice acrilica per fare modelli adatti al contatto con gli alimenti. Per questi casi, suggeriamo di usare resina epossidica alimentare certificata o di scegliere un altro metodo di post-trattamento della superficie.

Smalto per unghie

Questo può sembrare un po’ strano, ma anche lo smalto per unghie può sigillare la superficie. Il suo vantaggio principale è la sua accessibilità, basta comprarlo in una farmacia o chiedere a chiunque lo usi. Lo svantaggio principale di questo metodo è la sua applicazione poco pratica, lo smalto è di solito in piccole bottiglie con piccoli pennelli. Inoltre è abbastanza costoso rispetto ad altri metodi.

Resina epossidica

Sigillare la superficie con resina epossidica per uso alimentare non solo vi aiuterà a rendere il modello impermeabile, ma è anche uno dei pochi metodi che possono essere utilizzati per realizzare piatti stampati in 3D adatti al contatto con gli alimenti. Tenete a mente che l’uso della resina epossidica è un lavoro molto impegnativo che comporta delle esalazioni che probabilmente richiederanno misure di sicurezza supplementari. Si raccomanda vivamente di usare come minimo guanti e protezioni per le vie respiratorie. Si dovrebbe sempre seguire le raccomandazioni del produttore, soprattutto quando si cerca di fare modelli alimentari. L’indurimento della resina epossidica può anche richiedere diversi giorni, aggiungendo ulteriore tempo di attesa per completare il vostro progetto.

Levigatura chimica

Il metodo di gran lunga più elegante di post-elaborazione è la lisciatura chimica. È un lavoro relativamente pulito, anche se di solito è accompagnato da qualche odore. Tuttavia, il risultato è una versione pulita e liscia del materiale utilizzato. Probabilmente il più grande svantaggio di questo metodo è lo scarso numero di materiali che possono essere levigati con questo metodo. Per essere chiari: ogni tipo di filamento ha il suo solvente ma ci sono solo quattro materiali che possono essere levigati con prodotti chimici comuni e sicuri – ABS, ASA, HIPS e PVB. Non discuteremo qui i metodi di lisciatura chimica, ci vorrebbe tutto l’articolo. Aspettate un attimo, l’abbiamo già fatto! Date un’occhiata al nostro precedente articolo e consultate la nostra guida ai materiali per avere ulteriori informazioni.

Fare vasi, tazze e altri modelli impermeabili non è ingegneria spaziale. Con le impostazioni di stampa adeguate, è possibile stampare una miriade di modelli e con un po’ di post-elaborazione, quasi tutto può diventare impermeabile. Potreste obiettare che non abbiamo menzionato tutte le possibili varianti. Per esempio, qui mancano l’impregnazione sotto vuoto o la ricottura, ma saremo tutti d’accordo che questi sono metodi avanzati e raramente utilizzati, anche dai maker più esperti. In un prossimo articolo, vi mostreremo se è possibile o meno stampare modelli veramente stagni (a tenuta d’aria), per esempio, scatole richiudibili che possono essere immerse in acqua per un certo tempo. Nel frattempo, ci piacerebbe che condivideste con noi le vostre stampe a tenuta stagna. Buona stampa!