Orientamento delle parti
Che si tratti di plastica o composito, FFF o CFF, le parti stampate in 3D sono più resistenti nei piani paralleli al piano di stampa, quindi l'orientamento della stampa può letteralmente fare la differenza. Le stampanti 3D a deposizione costruiscono parti in strati di plastica sovrapposti. Quasi sempre, i legami molecolari che formano l'estrusione del materiale stesso sono più forti dei legami adesivi di un'estrusione di plastica depositata su un'altra. Basti pensare agli strati come alle crepe o alle venature del legno: sono parti sottili di materiale impilate insieme, quindi è facile separarle verticalmente o spingerle l'una contro l'altra con il taglio.
Prima di stampare la parte, considerare dove si trovano le pressioni e i carichi nella parte e come si propagheranno attraverso il modello. Dove subirà le forze di flessione, le forze di trazione le forze di taglio? Nel dubbio, pensate a come e dove la parte è soggetta a contatto e da quali direzioni. Disegnate un diagramma se necessario! In questo modo sarà possibile prendere una decisione informata sull'orientamento di stampa.
Altezza degli strati
L'altezza degli strati nella stampa 3D non influisce in modo sostanziale sulla resistenza delle parti. Gli strati più sottili hanno un maggior numero di estrusioni di materiale per parte, ma i filamenti hanno una sezione trasversale più piccola. Gli strati più spessi hanno un numero minore di estrusioni. L'altezza dello strato e la sezione trasversale delle sfere si bilanciano a vicenda e rendono la resistenza delle diverse altezze degli strati approssimativamente equivalente. Le specifiche spesso dipendono dalle impostazioni di alcuni materiali e stampanti.
Materiali di riempimento e gusci
In base alla teoria dei pannelli a sandwich, il numero di gusci o di tetti e piani avrà sempre un impatto maggiore sulla resistenza alla flessione della parte rispetto al materiale di riempimento. I gusci miglioreranno anche la resistenza alla trazione lungo i piani paralleli alla piastra di costruzione, poiché tendono a seguire i percorsi di carico basati sulla geometria della parte.
Sebbene il materiale di riempimento non influisca sulla resistenza alla flessione della parte come i gusci, ci sono alcuni motivi per cui il riempimento è prezioso. Esso funge da struttura interna di supporto per la parte, quindi venendo a mancare nulla terrebbe insieme le pareti o i gusci! Il materiale di riempimento aggiunge una certa rigidità alla parte e impedisce alle pareti di una parte di deformarsi e al tetto di crollare. Un modello di materiale di riempimento meno denso comporta una riduzione della qualità di stampa e della riuscita della parte, per cui i modelli di riempimento tipici della stampa 3D variano solitamente tra il 30 e il 50%.
Il tipo di materiale di riempimento utilizzato ha un impatto minimo sulla resistenza alla flessione: per creare parti più resistenti, è possibile rinforzare i gusci con una spina dorsale di fibra continua. Se si ha bisogno che la parte sia più resistente o più rigida, si otterrà un risultato migliore con le fibre continue. Sono più veloci e più affidabili rispetto alla stampa di una parte completamente solida, ed è possibile utilizzare geometrie dei materiali di riempimento differenti per esigenze differenti.
Materiale di riempimento triangolare: il materiale di riempimento triangolare è il modello più resistente perché i triangoli sono la forma più resistente. È meno probabile che si deformino e forniscono la migliore struttura di supporto dietro le pareti della parte. Questo tipo di materiale di riempimento viene stampato in modo relativamente rapido perché la testina di stampa si muove per lo più in linea retta attraverso la parte. La combinazione di forza e velocità rende il materiale di riempimento triangolare una delle scelte migliori per il riempimento nella stampa 3D.
Materiale di riempimento rettangolare: il materiale di riempimento rettangolare è l'unico tipo di riempimento che permette di ottenere una parte densa al 100%, perché consiste in una griglia di estrusioni parallele e perpendicolari. Anche i materiali di riempimento rettangolari vengono stampati velocemente perché la testina di stampa si muove in linea retta.
Materiale di riempimento esagonale: questo tipo di materiale di riempimento ha il più alto rapporto resistenza/peso di tutti i modelli di riempimento, in quanto è composto da esagoni a scacchiera. Tuttavia, è la stampa più lunga di qualsiasi altro tipo di materiale di riempimento, perché la testina di stampa deve cambiare continuamente direzione.
Riempimento in fibra continua
Indipendentemente dal tipo di materiale di riempimento o dall'altezza dello strato, le parti che utilizzano le tecniche di stampa FFF possono raggiungere al massimo solo la resistenza della plastica di base. La resistenza di una parte può essere aumentata ben oltre la resistenza della plastica con il filamento di fibra continua, applicando alla parte filamenti continui di fibre come la fibra di carbonio, la fibra di vetro o il kevlar. Le diverse opzioni di posizionamento della fibra consentono di ottimizzare la disposizione della fibra all'interno della parte, in modo che corrisponda alla modalità di caricamento della parte stessa. Ad esempio, poiché il riempimento di una parte stampata in 3D è una struttura di impalcatura a bassa densità, una volta che il materiale di riempimento è esposto compromette la resistenza della parte. Se la parte è destinata a subire un'intensa usura, è possibile utilizzare un rinforzo in fibra continua di Kevlar che, una volta esposto, è altamente resistente all'abrasione. Per saperne di più sulla selezione, l'applicazione e le impostazioni delle fibre, consultare Strategie di rinforzo in fibra.
