GUIDA ALLA SCELTA DEI FILAMENTI

Nella stampa 3D a tecnologia FDM la conoscenza delle caratteristiche tecniche e meccaniche dei materiali termoplastici è indispensabile per effettuare la scelta ottimale del materiale più adatto per l’applicazione specifica di cui si necessita.

A seconda dell’applicazione del materiale è possibile individuare il filamento più adatto a partire dalle funzionalità richieste, che includono:

  • polimeri con elevate caratteristiche meccaniche;

  • materiali con elevata resistenza alla fatica e all’usura;

  • filamenti in grado di resistere a temperature estreme, fino a -40°C e fino a + 100°C, nonché agli agenti atmosferici e ai raggi ultravioletti;

  • filamenti elastici formulati con diversi gradi di flessibilità;

  • materiali di classe medicale impiantabili all’interno del corpo umano;

  • materiali idonei al contatto con gli alimenti;

  • materiali compositi, leghe e molto altro.

Questa vasta gamma di materiali offre al progettista la possibilità di soddisfare le esigenze per ogni possibile applicazione.

Per la stampa 3D a tecnologia FDM EasyMake3D utilizza esclusivamente materiali termoplastici di alta qualità in modo da garantire ai propri clienti stampe accurate e resistenti nel tempo.

Sono disponibili ed utilizzabili dalle nostre macchine a doppio estrusore e a camera calda praticamente tutti i tipi di filamenti in commercio, da quelli standard e più diffusi come PLA e ABS, a quelli più tecnici o speciali come PLA HT, ABS+, NYLON, PP, ASA, PC, PMMA, PET, PETG, TPU, TPE, PVA, HIPS ed altri ancora.

Di seguito si riporta un elenco dei tipi di filamenti più utilizzati con le loro principali caratteristiche e valori prestazionali. I dati riportati si riferiscono a valori medi rispetto ai dati reali dei materiali che, essendo realizzati da produttori diversi, ognuno con proprietà specifiche e spesso con nomi commerciali differenti, possono differire tra di loro in modo significativo anche per filamenti dello stesso tipo.

GUIDA PER LA LETTURA DEI VALORI PRESTAZIONALI

RESISTENZA MECCANICA – Misura il massimo sforzo che un materiale è in grado di sopportare prima che sopraggiunga la sua rottura. La resistenza meccanica è qui espressa in decimi, essendo il valore 10 molto resistente e 0 molto fragile.

RIGIDITÀ – Misura la capacità di un materiale di resistere a forze tendenti a deformarlo. La rigidità è qui espressa in decimi, essendo il valore 10 molto rigido e 0 molto flessibile.

ALLUNGAMENTO MEDIO A ROTTURA – Misura l’aumento della lunghezza di un materiale che viene tirato da entrambe le estremità (espressa come aumento percentuale rispetto alla dimensione originale), fino al momento in cui perde la sua integrità strutturale e si spezza.

DUREZZA – Misura il grado di resistenza alla scalfittura di un materiale, qui espressa secondo la scala SHORE D.

DURABILITÀ – Misura la capacità di un materiale di resistere nel tempo senza degradarsi. La durabilità è qui espressa in decimi, essendo il valore 10 molto durabile e 0 poco durabile.

FACILITÀ DI STAMPA – Esprime la facilità/difficoltà a stampare tramite tecnologia FDM il materiale considerato. La facilità di stampa è qui espressa in decimi, essendo il valore 10 molto facile da stampare e 0 molto difficile.

FILAMENTI STANDARD

PLA / PLA HT - Acido Polilattico (o Polilattato)

CARATTERISTICHE
Il PLA (Acido Polilattico o Polilattato) è il filamento più comune utilizzato nella stampa 3D a tecnologia FDM ed è disponibile in moltissimi colori.
È una bioplastica di origine naturale derivata da sostanze vegetali, in particolare da amido di Mais; è quindi un materiale totalmente biodegradabile, anche se in condizioni non naturali, ed è idrosolubile a temperature superiori a 70-80°C. In quanto biodegradabile, gli oggetti realizzati in PLA sono soggetti ad un relativamente rapido deterioramento dovuto all’assorbimento dell’umidità e alla sensibilità ai raggi UV.
D’altra parte, essendo un materiale di origine naturale e quindi non tossico, risulta idoneo al contatto con gli alimenti e quindi adatto alla realizzazione di contenitori per uso alimentare.
Le parti stampate in PLA hanno una finitura leggermente lucida e sono dotate di una buona rigidità e resistenza meccanica, anche se manifestano la tendenza a scheggiarsi e a rompersi se sottoposte ad urti.
Con un indice di ritrazione piuttosto basso, del 2-3% al massimo, il PLA è più indicato dell’ABS per la realizzazione di oggetti di grandi dimensioni in quanto soffre molto meno dei problemi di deformazione tipici dell’ABS.
Per sopperire alla relativa fragilità del PLA è stato recentemente introdotto sul mercato il PLA HT che tende a flettersi piuttosto che a scheggiarsi.
PRO E CONTRO
PRESTAZIONI
  • Basso costo
  • Buona rigidità e resistenza meccanica
  • Buona precisione dimensionale
  • Facilità di stampa
  • Ecologico e biodegradabile
  • Fragilità
  • Bassa resistenza al calore
  • Scarsa resistenza ai raggi UV
  • Sensibile all’umidità
  • Non adatto per esterni
RESISTENZA MECCANICA (6/10)
RIGIDITÀ (7,5/10)
ALLUNGAMENTO MEDIO A ROTTURA (12%)
DUREZZA SHORE D (75/100)
DURABILITÀ (4/10)
FACILITÀ DI STAMPA (9/10)

ABS / ABS+ - Acrilonitrile Butadiene Stirene

CARATTERISTICHE
L’ABS (Acrilonitrile Butadiene Stirene) è una termoplastica non biodegradabile derivata dal petrolio, molto utilizzata nella stampa 3D a tecnologia FDM e disponibile in un’ampia gamma di colori.
Essendo un materiale mediamente flessibile e quindi dotato di una buona resistenza agli urti, le parti stampate in ABS risultano meno fragili di quelle stampate in PLA, tuttavia tendono a deformarsi più facilmente durante la stampa; se si ha la necessità di stampare oggetti che devono avere una certa resistenza e durata nel tempo l’ABS risulta una valida scelta, soprattutto nell’ambito della prototipazione rapida, dell’automotive e del product design (ad es. i mattoncini della LEGO sono realizzati in ABS).
L’ABS presenta una scarsa resistenza ai raggi UV (tende ad ingiallire) anche se è soggetto ad un minor deterioramento del PLA se sottoposto all’umidità; non è idoneo al contatto con gli alimenti.
Per ridurre la tendenza alle deformazioni tipiche dell’ABS standard e per garantire una maggiore resistenza meccanica è stato sviluppato l’ABS+.
PRO E CONTRO
PRESTAZIONI
  • Basso costo
  • Buona resistenza agli urti e all’usura
  • Buona resistenza al calore
  • Ottima durata
  • Tende a deformarsi durante il raffreddamento
  • Necessita di camera chiusa e piano di stampa riscaldati
  • Produce cattivo odore durante la stampa
  • Le parti stampate sono soggette al ritiro del materiale che ne riduce l’accuratezza dimensionale
RESISTENZA MECCANICA (4/10)
RIGIDITÀ (5/10)
ALLUNGAMENTO MEDIO A ROTTURA (30%)
DUREZZA SHORE D (100/100)
DURABILITÀ (8/10)
FACILITÀ DI STAMPA (8/10)

FILAMENTI TECNICI

NYLON - Poliammide sintetica

CARATTERISTICHE
Con il termine NYLON si indica una famiglia particolare di poliammidi sintetiche.
È un materiale economico e facilmente reperibile sul mercato in diversi colori; elastico e flessibile, risulta molto più resistente del PLA e dell’ABS.
È dotato di buone proprietà autolubrificanti che lo rendono particolarmente adatto per la stampa di ingranaggi e componenti a scatto ed essendo molto resistente all’abrasione è la scelta ideale per la stampa di parti durevoli. Non è adatto però per ambienti esterni in quanto fortemente igroscopico.
Tra gli aspetti negativi si può evidenziare il fatto che in fase di stampa tende a deformarsi molto più dell’ABS.
PRO E CONTRO
PRESTAZIONI
  • Buona flessibilità e resistenza meccanica
  • Elevata resistenza agli urti
  • Buona resistenza all’abrasione
  • Buona resistenza al calore
  • Ottima durata
  • Fortemente igroscopico
  • Non adatto per ambienti esterni e umidi
  • Tende a deformarsi durante il raffreddamento
RESISTENZA MECCANICA (7/10)
RIGIDITÀ (5/10)
ALLUNGAMENTO MEDIO A ROTTURA (90%)
DUREZZA SHORE D (100/100)
DURABILITÀ (10/10)
FACILITÀ DI STAMPA (8/10)

PP - Polipropilene

CARATTERISTICHE
Il PP (Polipropilene) è un filamento aggiunto solo di recente alla gamma di materiali stampabili con macchine FDM. È un materiale semirigido e leggero utilizzato comunemente nelle applicazioni di conservazione e imballaggio.
Estremamente resistente all’abrasione, può essere usato per realizzare oggetti virtualmente indistruttibili. I modelli in PP ottenuti attraverso la stampa 3D hanno praticamente le stesse proprietà meccaniche di oggetti simili stampati ad iniezione e presentano una finitura superficiale particolarmente liscia.
D’altra parte, però, la struttura semicristallina del materiale fa sì che le parti stampate in 3D si deformino in modo rilevante durante il raffreddamento, rendendo la stampa 3D estremamente complessa.
PRO E CONTRO
PRESTAZIONI
  • Flessibilità e leggerezza
  • Buona resistenza agli urti
  • Ottima resistenza all’abrasione
  • Buona resistenza al calore
  • Finitura superficiale liscia
  • Costo elevato
  • Bassa resistenza meccanica
  • Elevate deformazioni durante il raffreddamento
RESISTENZA MECCANICA (3/10)
RIGIDITÀ (4/10)
DURABILITÀ (9/10)
FACILITÀ DI STAMPA (4/10)

ASA - Acrilonitrile Stirene Acrilato

CARATTERISTICHE
L’ASA (Acrilonitrile Stirene Acrilato) è un filamento termoplastico di alta qualità che si può utilizzare in maniera molto efficace in sostituzione dell’ABS.
Dotato di una superficie lucida, uniforme e piacevole al tatto tale da non richiedere ulteriori processi di finitura, è facile da stampare ed offre un’alta resistenza meccanica e un’ottima rigidità.
Le caratteristiche principali di questo filamento sono l’alta resistenza chimica e stabilità termica, nonché la sua resistenza alle condizioni atmosferiche, quali raggi UV (non ingiallisce) ed acqua, che lo rendono adatto per un utilizzo professionale e per stampare oggetti che devono resistere agli agenti atmosferici, come parti di automobili, strumenti da giardinaggio, articoli sportivi e tutti quei prodotti che devono restare all’aperto.
Come per l’ABS, anche se in misura minore, soffre del problema del ritiro del materiale durante il raffreddamento, che deve essere tenuto sotto controllo durante la fase di stampa.
PRO E CONTRO
PRESTAZIONI
  • Elevata resistenza agli urti
  • Elevata resistenza ai raggi UV e all’umidità
  • Elevata resistenza all’usura
  • Eccellente durata
  • Particolarmente adatto per ambienti esterni
  • Costo elevato
  • Produce cattivo odore durante la stampa
  • Tende a deformarsi durante il raffreddamento
RESISTENZA MECCANICA (4/10)
RIGIDITÀ (5/10)
ALLUNGAMENTO MEDIO A ROTTURA (10%)
DUREZZA SHORE D (90/100)
DURABILITÀ (10/10)
FACILITÀ DI STAMPA (7/10)

FILAMENTI TRASPARENTI

AVVERTENZA – Per la natura stessa della tecnologia di stampa FDM, gli oggetti realizzati con questi materiali presentano una finitura traslucida e non completamente trasparente.

PC - Policarbonato

CARATTERISTICHE
Il PC (Policarbonato) è un polimero termoplastico di aspetto traslucido o trasparente, dotato di una certa flessibilità e di una buona resistenza termica e agli urti e con un basso ritiro dimensionale.
È considerato il materiale più duro e resistente sul mercato ed è il filamento ideale per la stampa di parti complesse e applicazioni di ingegneria.
D’altra parte è un materiale fortemente igroscopico, per cui i filamenti in policarbonato devono essere accuratamente conservati al riparo dell’umidità.
PRO E CONTRO
PRESTAZIONI
  • Elevata resistenza meccanica e agli urti
  • Alta resistenza al calore
  • Naturalmente trasparente
  • Eccellente durata
  • Fortemente igroscopico
  • Richiede temperature di stampa molto elevate
RESISTENZA MECCANICA (9/10)
RIGIDITÀ (6/10)
ALLUNGAMENTO MEDIO A ROTTURA (100%)
DUREZZA SHORE D (80/100)
DURABILITÀ (10/10)
FACILITÀ DI STAMPA (6/10)

PMMA - Polimetilmetacrilato

CARATTERISTICHE
Il PMMA (Polimetilmetacrilato, meglio conosciuto come plexiglass) è un materiale antiurto trasparente che unisce una buona resistenza meccanica (superiore all’ABS) a una notevole resistenza ai raggi UV e agli agenti chimici; come rovescio della medaglia, tuttavia, presenta una notevole igroscopicità e quindi è piuttosto sensibile all’umidità.
PRO E CONTRO
PRESTAZIONI
  • Elevata resistenza meccanica
  • Elevata resistenza agli urti
  • Elevata resistenza ai raggi UV
  • Fortemente igroscopico
  • Sensibile all’umidità
RESISTENZA MECCANICA (5/10)
RIGIDITÀ (6/10)
ALLUNGAMENTO MEDIO A ROTTURA (30%)
DUREZZA SHORE D (90/100)
DURABILITÀ (8/10)
FACILITÀ DI STAMPA (6/10)

PET (Polietilene Tereftalato) / PETG (Copoliestere di Polietilene Tereftalato)

CARATTERISTICHE
Il PET (Polietilene Tereftalato) / PETG (Copoliestere di Polietilene Tereftalato), è una resina termoplastica trasparente e completamente biodegradabile, dotata di un’elevata resistenza meccanica che consente di ottenere stampe robuste e capaci di durare nel tempo.
Grazie al basso coefficiente di ritiro, questo materiale risulta un’ottima scelta per stampe 3D che hanno superfici piane di grandi dimensioni e per oggetti che devono risultare resistenti ma più flessibili di quelli realizzati in ABS.
Oltre ad essere idoneo al contatto con gli alimenti è un materiale idrorepellente, che non assorbe l’acqua, molto utilizzato quindi per la produzione di bottiglie. Risulta resistente anche a diversi acidi e sostanze alcaline.
PRO E CONTRO
PRESTAZIONI
  • Finitura superficiale lucida e liscia
  • Elevata resistenza meccanica
  • Deformazioni quasi trascurabili
  • Adatto per la stampa di oggetti di grandi dimensioni
  • Idrorepellente e adatto per uso alimentare
  • Tende a produrre sottili filamenti residui tra le varie parti della stampa 3D
RESISTENZA MECCANICA (7/10)
RIGIDITÀ (4/10)
ALLUNGAMENTO MEDIO A ROTTURA (125%)
DUREZZA SHORE D (87/100)
DURABILITÀ (8/10)
FACILITÀ DI STAMPA (9/10)

FILAMENTI FLESSIBILI

TPU - Poliuretano termoplastico

CARATTERISTICHE
Il TPU (Poliuretano termoplastico) è un materiale elastico e flessibile, generalmente trasparente, dotato di un’ottima resistenza all’abrasione e al taglio e con scarsa ritrazione termica.
È particolarmente adatto per la realizzazione di custodie per smartphone e parti indossabili.
PRO E CONTRO
PRESTAZIONI
  • Ottima elasticità e flessibilità
  • Ottima resistenza all’abrasione e al taglio
  • Buona resistenza agli oli e ai grassi
  • Costo elevato
  • Scarsa resistenza alle sostanze acide e basiche
  • Scarsa resistenza ai raggi UV
  • Abbastanza difficile da stampare
RESISTENZA MECCANICA (3/10)
RIGIDITÀ (1/10)
ALLUNGAMENTO MEDIO A ROTTURA (1000%)
DUREZZA SHORE D (45/100)
DURABILITÀ (9/10)
FACILITÀ DI STAMPA (6/10)

TPE - Elastomero termoplastico

CARATTERISTICHE
Il TPE (Elastomero termoplastico) è un materiale in grado di produrre oggetti elastici e flessibili simili alla gomma vulcanizzata.
PRO E CONTRO
PRESTAZIONI
  • Morbidezza
  • Ottima elasticità e flessibilità
  • Eccellente smorzamento delle vibrazioni
  • Lunga durata
  • Abbastanza difficile da stampare
  • Resistenza all’abrasione inferiore al TPU
RESISTENZA MECCANICA (4/10)
RIGIDITÀ (1/10)
ALLUNGAMENTO MEDIO A ROTTURA (1000%)
DUREZZA SHORE D (45/100)
DURABILITÀ (9/10)
FACILITÀ DI STAMPA (6/10)

FILAMENTI SOLUBILI

PVA - Alcol polivinilico

CARATTERISTICHE
Il PVA (Alcol polivinilico) è un materiale particolare, totalmente idrosolubile, che viene generalmente utilizzato come materiale di supporto nelle stampanti con doppio estrusore per costruire oggetti che sarebbero impossibili da realizzare senza complesse strutture di supporto. Quando la stampa è terminata, è sufficiente immergere in acqua fredda l’oggetto (calda se si vuole accelerare il processo) e lasciare che il PVA si dissolva completamente.
PRO E CONTRO
PRESTAZIONI
  • Materiale solubile in acqua
  • Crea supporti che non necessitano di rimozione meccanica
  • Costo elevato
RESISTENZA MECCANICA (9/10)
RIGIDITÀ (3/10)
ALLUNGAMENTO MEDIO A ROTTURA (7%)
DUREZZA SHORE D (65/100)
DURABILITÀ (7/10)
FACILITÀ DI STAMPA (5/10)

HIPS - Polistirene antiurto (Hight Impact Polistirene)

CARATTERISTICHE
L’HIPS (Polistirene antiurto) è un materiale con caratteristiche molto simili a quelle dell’ABS ma con la particolarità di essere completamente solubile nel limonene, ragion per cui è soprattutto utilizzato con le stampanti a doppio estrusore come materiale di supporto per la costruzione di oggetti complessi, in particolare realizzati in ABS.
PRO E CONTRO
PRESTAZIONI
  • Poco costoso
  • Molto leggero
  • Materiale non solubile in acqua
  • Necessita di camera chiusa e piano di stampa riscaldati
RESISTENZA MECCANICA (2/10)
RIGIDITÀ (10/10)
ALLUNGAMENTO MEDIO A ROTTURA (50%)
DUREZZA SHORE D (82/100)
DURABILITÀ (7/10)
FACILITÀ DI STAMPA (6/10)

FILAMENTI SPECIALI

Esistono in commercio molti filamenti speciali, sviluppati appositamente per la stampa 3D da vari produttori e di solito coperti da brevetti esclusivi, costituiti da polimeri plastici miscelati con microparticelle di altri materiali in modo da simulare l’aspetto di materiali quali il legno, il marmo, il cemento, il metallo etc. Altre volte sono filamenti sviluppati appositamente per rispondere a precise esigenze prestazionali.