Guida al processo FIM (Freeform Injection Molding)

Introduzione

Questo articolo illustra gli aspetti da tenere presente a ogni fase dello stampaggio a iniezione a forma libera (FIM, Freeform Injection Molding) affinché vada a buon fine. Il presente documento deve essere utilizzato insieme alle guide specifiche per hardware e sostanze chimiche fornite per ogni fase del processo.  

Progetto

Parte

01

Evita le cavità chiuse

Assicurati che la parte non abbia cavità chiuse, in quanto ciò impedirebbe di stampare lo stampo.

02

Strutture reticolari delicate

Il FIM consente lo stampaggio a iniezione di strutture reticolari intricate e delicate. In fase di progettazione, lo spessore dei dettagli deve essere inferiore a quello delle pareti adiacenti per evitare che queste si rompano durante l'iniezione.

03

Regola le dimensioni del componente

Alcuni materiali si restringono durante il raffreddamento. Per garantire che la parte finale abbia le dimensioni corrette, regola opportunamente le dimensioni quando crei uno stampo.

04

Orienta la parte

Tieni conto delle tolleranze quando orienti la parte sulla piattaforma. Alcuni software di suddivisione in strati supportano l'allineamento dei pixel, ma in caso contrario la tolleranza sarà sempre pari ad almeno +/- 1 pixel.

 

05

Tieni presente l’effetto scala

Le stampe vengono costruite a strati, quindi tutte le pareti che si curvano o si inclinano lungo l'asse Z presenteranno dei dislivelli.

Quando si progettano stampi per la rimozione manuale delle parti, bisogna sempre considerare come minimizzare l’influenza dell’effetto scala.

 

 

Stampo

01

Decidi il tipo di stampo

Quando progetti uno stampo, devi scegliere una tipologia: FIM, diviso o diviso riutilizzabile. 

02

Scegli lo stampo

Le dimensioni esterne dello stampo devono essere adatte a un telaio esistente. Scegli lo stampo più piccolo possibile, mantenendo uno spessore delle pareti dello stampo di almeno 5 mm in tutte le direzioni.

03

Valuta l’utilizzo di distanziatori

Riduci i tempi di stampa e rimozione delle parti eliminando il materiale in eccesso dello stampo e crea un distanziatore riutilizzabile.

04

Sottrai 0,05 mm dai lati dello stampo

Quando devi stabilire le dimensioni dello stampo, sottrai 0,05 mm dalle dimensioni del telaio per ottenere la migliore aderenza tra stampo e telaio. 

05

Raccordi più grandi

È sempre meglio realizzare raccordi e smussature con dimensioni leggermente più grandi, anziché troppo piccole. 

06

Evita l’effetto “zampa di elefante”

Per evitare l’effetto “zampa di elefante”, aggiungi una piccola smussatura lungo i bordi rivolti verso la piattaforma di stampa: 0,5-1,0 mm dovrebbero essere sufficienti. Questa operazione può anche agevolare la rimozione della parte dalla piattaforma di stampa.

 

 

Stampo diviso

01

Stampabilità

È possibile utilizzare stampi divisi anche se prevedi di rimuovere la parte tramite dissoluzione. La creazione di uno stampo diviso può migliorare la stampabilità dello stampo riducendo le sporgenze.

02

Dissoluzione più rapida

Se alcuni elementi del componente possono essere rilasciati in modo sicuro solo attraverso la dissoluzione degli stampi, è possibile applicare un metodo misto. Per accelerare i tempi di rimozione e ridurre i costi, rimuovi manualmente il maggior numero possibile di parti dello stampo. Ciò consente di ridurre la quantità di resina che dovrà essere dissolta.

02

Posiziona i piani di separazione

Parziale: almeno una metà dello stampo deve essere rimovibile manualmente.

Manuale: tutte le sezioni dello stampo devono essere rimovibili manualmente.

Riutilizzabile: il piano di separazione deve attraversare i canali e il centro del punto di iniezione.

03

Evita le rientranze profonde

Il piano di separazione deve essere posizionato in modo tale da evitare le rientranze profonde, che sono più difficili da raggiungere durante la fase di polimerizzazione.

05

Nuclei supportati

I nuclei stampati o in acciaio devono essere supportati a entrambe le estremità, possibilmente da un’estremità all'altra dello stampo.

06

Scanalature intorno alle linee di separazione

Aggiungi delle scanalature nelle linee di separazione per facilitare la separazione. La scanalatura agevola l'inserimento di una spatola o di uno strumento di separazione simile tra le due sezioni dello stampo.

 

 

Assemblaggio dello stampo

01

Posiziona i fori per i bulloni

I bulloni devono fissare uniformemente l’assemblaggio dello stampo. Ad esempio, nel caso di uno stampo rettangolare, inserisci un bullone in ogni angolo. La pressione di chiusura dell'apparecchio per lo stampaggio rappresenta la soluzione di fissaggio più efficace. Orienta quindi l’assemblaggio dello stampo in modo da sfruttarla al meglio.

02

Aggiungi 0,8 mm ai fori dei bulloni

Realizza i fori dei bulloni con un diametro più grande di 0,8 mm rispetto a quello del bullone stesso. Ad esempio, per un bullone M5, prevedi un foro da 5,8 mm.

03

Utilizza chiavi

Utilizza chiavi per un assemblaggio preciso. Le chiavi fanno parte dello stampo. Di conseguenza, qualsiasi cambiamento delle dimensioni legato alla resina o alla stampante si verificherà sia sull'interfaccia positiva che su quella negativa della chiave, garantendo sempre un’aderenza precisa.

Crea chiavi il più grandi possibile, in base allo spazio a disposizione.

04

Differenzia le dimensioni delle chiavi

Se lo stampo è simmetrico, differenzia le dimensioni delle chiavi in modo che le metà dello stampo possano incastrarsi in un unico modo.

05

Aggiungi smussature o raccordi ai bordi delle chiavi

Per facilitare l’assemblaggio, aggiungi smussature o raccordi ai bordi delle chiavi. La facilità di assemblaggio consente un assemblaggio preciso. Utilizzando la forza si rischia di ammaccare e deformare i dettagli più delicati.

 

 

Canali

01

Posiziona canali di ingresso

Il posizionamento dei canali di ingresso deve garantire che il materiale raggiunga tutte le aree dello stampo prima della polimerizzazione. Scegli la sezione trasversale più profonda per garantire il miglior flusso e ridurre al minimo vuoti e avvallamenti.

02

Posiziona canali di uscita

I canali di uscita devono essere posizionati preferibilmente sul lato opposto a quello di ingresso e in corrispondenza o in prossimità dei punti in cui termina il riempimento. Inoltre, i canali di uscita catturano qualsiasi potenziale residuo solidificato e consentono all'operatore di verificare se lo stampo è stato riempito correttamente.

03

Controlla il flusso

I principali fattori che influenzano il flusso in uno stampo sono: la velocità di flusso del materiale, il volume della parte, il design della parte, il tipo e la qualità del materiale e le condizioni del processo.

04

Canali di uscita vicini agli angoli

Posiziona i canali di uscita in prossimità di tutti gli angoli e le sporgenze acuminate per garantire il riempimento completo della cavità durante l'iniezione.

05

Punti di iniezione

I punti di iniezione sono un restringimento dei canali e aiutano a guidare il materiale nella cavità della parte con la giusta angolazione e pressione. Quelli con un diametro di 0,6-0,8 mm possono essere ruotati.

06

Evita segni antiestetici

Se possibile, posiziona i punti di iniezione sulla parte interna della parte per evitare segni antiestetici.

 

Stampa

Suddivisione in strati

   
01

Utilizza i parametri forniti come linee guida

02

Stampa direttamente sulla piattaforma di stampa

03

Regola il tempo di attesa

Più grande è la sezione trasversale piena, più lungo sarà il tempo di attesa.

   

 

Stampa

01

Indossa dispositivi di protezione individuale

Indossa sempre i dispositivi di protezione individuale (DPI) raccomandati, riportati nella guida specifica della piattaforma e nelle relative schede tecniche di sicurezza.

02

Controlla la resina

Assicurati che la quantità di resina sia sufficiente prima di iniziare la stampa. A seconda della stampante, puoi riempire semplicemente il serbatoio oppure, nel caso di stampanti con un sistema di erogazione automatica della resina, dovrai controllare il riempimento del flacone di resina.

03

Crea più stampi

Spesso sono necessari più tentativi per trovare i parametri di stampaggio a iniezione ottimali. Durante la rimozione manuale della parte, completa o parziale, mantenerla intatta rappresenta una difficoltà aggiuntiva. Per questo motivo, durante i cicli di prova, consigliamo di stampare 5-7 esemplari dello stesso stampo.

04

Sfrutta al meglio il tempo di stampa

Le stampanti più adatte alla realizzazione di stampi realizzano uno strato con un'unica esposizione, ad esempio gli apparecchi di tipo DLP o LCD. Il tempo di stampa è quindi determinato dalla quantità di strati, ovvero dall'altezza della parte, e non dalle dimensioni generali. Per sfruttare al meglio il tempo di stampa, orienta la stampa in orizzontale, se il design lo consente.

05

Varia il posizionamento delle stampe

La pellicola sul fondo del serbatoio resina può deformarsi in presenza di sollecitazioni localizzate ricorrenti. Variando la posizione delle stampe sulla piattaforma, la pellicola durerà più a lungo.

 

Pulizia

01

Conservazione dei detergenti chimici

Segui sempre le raccomandazioni di conservazione indicate nella scheda tecnica di sicurezza del prodotto chimico. Non farlo può costituire un pericolo e diminuire l'efficacia dei prodotti chimici.

02

Non lasciare mai le stampe immerse nei detergenti chimici

Non lasciare le stampe immerse nei detergenti chimici per un periodo di tempo superiore a quello consigliato, in quanto ciò può causare un indebolimento della resistenza meccanica. I tempi consigliati sono riportati nella guida specifica della piattaforma.

03

Esegui un’ispezione visiva tra una pulizia e l'altra

Ispeziona la stampa tra ogni fase di pulizia per verificare che sia stata eseguita in modo soddisfacente.

La stampa finale pulita deve essere asciutta e senza macchie.

04

Orienta la parte per il lavaggio

Durante il lavaggio dei canali, l'aria salirà verso l'alto, mentre i liquidi scenderanno verso il basso. Per questo motivo, le uscite dei canali più grandi dovrebbero essere orientate verso il basso, per limitare l'effetto di spruzzamento. Puoi anche scegliere di lavare la parte mentre è parzialmente o completamente immersa nei detergenti chimici.

05

Lava i canali con detergenti chimici

Tutti i canali e le cavità devono essere lavati con una siringa. Inietta il detergente chimico nello stampo attraverso l'apertura più grande. Per evitare fuoriuscite, il diametro di questa apertura deve essere superiore a quello della punta della siringa.

06

Rimuovi l'eccesso di detergente chimico

Soffia l’eccesso di detergente chimico dai canali e dalle superfici di stampa utilizzando aria compressa o una siringa. Ricorda di controllare che intorno alle aperture dei canali non vi siano residui di resina.

 

Polimerizzazione

01

Posizionamento delle stampe

Posiziona le stampe nell'apparecchio di polimerizzazione in modo che siano esposte ai raggi UV diretti da tutte le angolazioni.

02

Tempi di polimerizzazione

I tempi di polimerizzazione sono specificati nella guida alla pulizia. Come regola generale, è meglio eseguire una polimerizzazione eccessiva anziché una insufficiente, poiché le stampe non sufficientemente polimerizzate risultano troppo morbide e rimarranno contaminate dalla resina non polimerizzata.  

03

Non esagerare

Sebbene una polimerizzazione eccessiva sia preferibile a una insufficiente, la polimerizzazione è un processo sempre superficiale, in cui i raggi di polimerizzazione penetrano solo i primi 1-2 mm esterni degli stampi. Pertanto, eseguirla in modo estremo può produrre stampe fragili.

04

Tieni la camera di polimerizzazione chiusa durante la polimerizzazione

Le stampe sono polimerizzate con raggi UV. L'esposizione a raggi UV intensi può danneggiare la vista.

05

Utilizza guanti puliti per maneggiare le stampe polimerizzate

Le stampe polimerizzate possono essere rimosse a mani nude. Tuttavia, se ritieni che il grado di polimerizzazione potrebbe non essere sufficiente, indossa dei guanti. Assicurati di indossare guanti puliti per non contaminare le stampe polimerizzate che presentano resina non polimerizzata. 

 

Iniezione

01

Esamina la scheda tecnica del materiale

Controlla sempre la scheda tecnica del materiale con largo anticipo, poiché alcuni materiali possono richiedere una preparazione, come l'essiccazione per otto ore prima dell'iniezione.

02

Temperatura

La resistenza al calore della resina dipende fortemente dal tempo. Non preriscaldare lo stampo oltre i 50 °C.

È possibile utilizzare una temperatura di iniezione superiore ai 400 °C se la velocità di iniezione è elevata e il tempo di posizionamento è breve.

03

Pressione

Segui la scheda tecnica del materiale.

Puoi aumentare la pressione oltre quella raccomandata per migliorare il flusso attraverso i canali di sfogo dell’aria e ridurre il tempo di iniezione. 

04

Linee di saldatura

Una linea di saldatura si verifica quando due fronti di materiale fuso si incontrano a una temperatura alla quale non riescono a fondersi completamente tra loro. Sulla parte risultante sarà visibile una crepa o una linea di debolezza. Per evitare che ciò accada, modifica il design dello stampo, spostando l'uscita o aggiungendo altri canali di ingresso.

05

Lubrificazione

I lubrificanti applicati sullo stampo possono interagire con la resina e accumularsi negli angoli dei dislivelli, determinando un rivestimento non uniforme. Se utilizzi un lubrificante, applica solo uno strato leggero e rimuovi l'eccesso prima dell'iniezione.

06

Riutilizzabilità

A seconda del design e del materiale usato, gli stampi possono essere riutilizzati da due a cinque volte senza subire degradazioni rilevanti.

Rimozione dallo stampo

Rimozione dallo stampo tramite dissoluzione

01

Posiziona le stampe riempite nel cestello in acciaio inossidabile

Non immergere mai le mani nei serbatoi della postazione di rimozione dallo stampo. Posiziona invece gli stampi riempiti in un cestello in acciaio inossidabile. Non utilizzare cestelli in alluminio perché si dissolveranno. 

02

Solleva le parti dal fondo

I residui di resina disciolti si depositeranno sul fondo. Per una rimozione efficace della parte, il cestello deve garantire una distanza di almeno 3 cm tra le stampe e il fondo del serbatoio. 

03

Assicura uno spazio sufficiente tra le stampe

Non sovraccaricare il cestello con le stampe. Lascia almeno 1 cm di spazio intorno a ogni stampa per garantire che l'intera superficie sia a contatto con la soluzione di dissoluzione. 

04

Imposta la temperatura a 40-50 °C

Il serbatoio di rimozione deve essere riscaldato a circa 45 °C per una dissoluzione ottimale. 

05

Lascia le stampe nella soluzione

Lascia le stampe nel serbatoio di rimozione fino alla completa dissoluzione della resina, che richiederà dalle 24 alle 120 ore a seconda delle dimensioni della stampa, della quantità e della saturazione della soluzione. 

06

Risciacqua le parti rimosse dallo stampo

Una volta che le parti sono state completamente rimosse dallo stampo, sposta il cestello nel serbatoio di risciacquo. Per ottenere risultati ottimali, il serbatoio deve essere riempito con acqua demineralizzata. Muovi il cestello su e giù nel serbatoio 15-25 volte per un risciacquo corretto. 

 

Rimozione manuale delle parti

01

Rimozione manuale parziale

La rimozione manuale parziale delle parti può ridurre i tempi di rimozione, pur mantenendo la libertà di design del FIM. Questa soluzione può essere scelta anche nei casi in cui i l’effetto scala impedisce la rimozione manuale di alcune sezioni dello stampo. 

02

Effetto scala

La differenza fondamentale tra uno stampo realizzato in 3D e uno stampo metallico convenzionale è l’effetto scala. A differenza di uno stampo in metallo, le pareti non sono lisce. La stampa viene costruita a strati e l’interfaccia tra l’uno e l’altro può far sì che una parte di essa rimanga “impigliata”.

03

Plastiche più morbide

La rimozione manuale completa delle parti ha maggiori probabilità di successo con le plastiche più morbide, a condizione che il design dello stampo lo consenta. Questo perché i materiali plastici più morbidi sono più malleabili e hanno meno probabilità di rimanere “impigliati”.

04

Riscaldamento

Per i materiali che tollerano temperature superiori agli 80 °C, tieni presente che un breve riscaldamento del materiale dello stampo lo renderà più malleabile e più facile da "staccare" dalla parte stampata.

05

Restringimento del materiale

Alcuni materiali si restringono con il raffreddamento. A seconda della geometria della parte, questo restringimento può agevolare la rimozione della parte dallo stampo o complicarla ulteriormente. 

Aggiornato

Questo articolo ti è stato utile?

Utenti che ritengono sia utile: 0 su 0

Altre domande? Invia una richiesta

Commenti

0 commenti

Accedi per aggiungere un commento.