Guida ai 4 tipi di filamento più comuni per alimentare correttamente la tua stampante

Oggi sono disponibili apparentemente innumerevoli tipi e varianti di materiali per la stampa 3D FDM, rispetto a solo pochi anni fa, quando l’ABS era praticamente l’unica opzione. Una guida unica che li comprendesse tutti sarebbe estremamente impegnativa, non solo da leggere, ma anche da raccogliere e redigere. 

Pertanto, ci concentreremo sui 4 materiali più comuni oggi: PLA, ABS, PETG e TPU. 

L’obiettivo di questa guida è offrirti, appassionato di stampa 3D, una migliore comprensione di questi materiali: la loro composizione e le loro proprietà, nonché le impostazioni e le applicazioni di stampa più comuni. 

Questa guida fornirà una panoramica del materiale, dei suoi usi dentro e fuori dalla stampa 3D, delle sue proprietà fisiche, delle impostazioni di stampa consigliate e, infine, dei pro e dei contro di ciascun materiale. 

Il risultato finale è consentirti di ottenere la migliore esperienza possibile nella stampa 3D, eliminando i dubbi su quali materiali utilizzare, come stamparli e quando usarli. 

Esclusioni di responsabilità

Questa non è in alcun modo una guida completa, nemmeno per questi 4 tipi di materiali. Poiché non esistono standard di settore per la composizione o gli additivi di un determinato materiale, le variazioni nelle loro proprietà (anche tra prodotti dello stesso produttore) sono comuni. Per questo motivo, le proprietà dei materiali e le impostazioni di stampa sono generalizzate: le vostre esperienze potrebbero variare.

Infine, prima di cominciare, una nota sui materiali «sicuri per gli alimenti». Secondo l’opinione personale dell’autore (adottando la massima prudenza), NESSUN materiale per la stampa 3D FDM dovrebbe essere considerato «sicuro per gli alimenti». 

Sebbene gli elementi chimici di base di alcuni materiali FDM possano essere «approvati dalla FDA», non esistono norme di sicurezza governative su questi materiali e sui loro additivi, né sulle apparecchiature di stampa 3D attraverso cui passano, che garantiscano l’utilizzo di ingredienti o apparecchiature sicuri per il contatto con gli alimenti.  

Inoltre, a causa delle caratteristiche della stampa 3D FDM, nelle stampe 3D sono comuni fessure, crepe e fori. Questo fa sì che particelle e residui di cibo rimangano intrappolati negli oggetti, rendendoli molto difficili, se non impossibili, da pulire correttamente. Con il tempo possono svilupparsi batteri, virus e muffe. Tutto ciò può portare a una rapida corsa in bagno (nel migliore dei casi) o in ospedale (nel peggiore). 

Ora che abbiamo chiarito questo punto, cominciamo. 

Introduzione ai filamenti JGMAKER: https://www.jgmaker3d.com/collections/filament 

PLA – Acido polilattico 

Panoramica

Il PLA è attualmente il filamento per la stampa 3D più diffuso. Ciò è dovuto in gran parte al suo basso costo di produzione, ottenuto utilizzando soprattutto risorse organiche come mais e canna da zucchero. Offre la più ampia gamma di colori e additivi rispetto a qualsiasi altro tipo di filamento FDM. È inoltre uno dei filamenti più facili da utilizzare e consente di ottenere risultati eccellenti in un’ampia gamma di temperature relativamente basse, spesso senza bisogno di un piano riscaldato o di una camera chiusa.

PLA JGMaker disponibile: 

https://www.jgmaker3d.com/collections/filament/products/3d-printer-pla-filament

Utilizzi al di fuori della stampa 3D

Il PLA ha trovato solo impieghi limitati al di fuori della stampa 3D. Può essere degradato in acido lattico e utilizzato negli impianti medici che si dissolvono nel tempo. Può anche essere usato come materiale da imballaggio monouso. 

Utilizzi nella stampa 3D

Il PLA è eccellente per la realizzazione di modelli e per componenti meccanici sottoposti a basse sollecitazioni. Il suo basso punto di transizione vetrosa, la scarsa resistenza agli agenti atmosferici e la fragilità ne limitano l'uso in ambienti caldi, umidi o sottoposti a forti sollecitazioni. Tuttavia, è ampiamente utilizzato per le sculture nella tecnica della “fusione a cera persa con PLA”, in cui si realizza uno stampo della stampa 3D e successivamente il PLA viene fuso e rimosso, in modo simile alla “fusione a cera persa”. 

Proprietà

Stampabilità: facile

Resistenza: media

Densità: 1,24 g/cm³

Flessibilità: bassa

Fragilità: alta

Durata: media

Abrasività: bassa – a seconda degli additivi

Deformazioni: minime; può sollevarsi dal piano e arricciarsi sulle sporgenze
Ritiro: 0,2-0,25%

Filamenti: pochi – a seconda degli additivi e del raffreddamento

Punto di transizione vetrosa: 55-60 °C

Resistenza agli agenti atmosferici: scarsa. Sensibile ai raggi UV, al calore e all'umidità.

Fumi: minimi, a seconda degli additivi.

Solventi: acetato di etile, carbonato di propilene

Biodegradabile: sì, in condizioni ottimali

Igroscopico: moderato

Adatto al contatto con gli alimenti: generalmente no 

Impostazioni di stampa

Temperatura dell'ugello: 180-230 °C

Temperatura del piano: spenta-50 °C

Ventola di raffreddamento: 50-100%

Involucro: nessuno

Superficie di stampa: nastro blu, PEI, vetro, colla stick, ecc.

Velocità di stampa: 30-90 mm/s consigliati

Estrusore a trasmissione diretta: sì

Estrusore Bowden: Sì 

Varianti

Il PLA può essere arricchito con numerosi additivi oltre ai semplici colori. Alcuni esempi sono: fosforescente, legno, metallo, carbonio, ecc. Altri additivi possono aumentare la resistenza, la flessibilità e la durata del PLA. Tutte queste varianti possono influire sulla temperatura di stampa e del piano, sulla velocità, sui fumi, sull'igroscopicità e sulle proprietà biodegradabili, ecc. 

Conservazione

Ha una lunga durata di conservazione se stoccato correttamente e, sebbene sia solo moderatamente igroscopico, si raccomanda di conservarlo in un luogo fresco e asciutto, lontano dalla luce solare diretta. 

Pro

Il PLA è uno dei filamenti per la stampa 3D più facili ed economici oggi disponibili sul mercato. La sua ampia gamma di colori e additivi, insieme alla facilità di stampa, lo rende estremamente versatile e piacevole da utilizzare. 

Contro

A causa della sua fragilità, del basso punto di transizione vetrosa e della scarsa resistenza agli agenti atmosferici, il PLA non è considerato una buona scelta per applicazioni esterne, umide o sottoposte a forti sollecitazioni.

 

 ABS – Acrilonitrile Butadiene Stirene 

Panoramica

L'ABS è stato uno dei primi materiali utilizzati nella stampa 3D industriale e personale, diventando così la plastica più popolare dell'epoca. Tuttavia, con l'introduzione di materiali aggiuntivi, ha perso popolarità. L'ABS è composto da acrilonitrile, butadiene e stirene (ovvero ABS), tutti idrocarburi prodotti da combustibili fossili. A causa dell'elevata tendenza alla deformazione, della necessità di un piano e di una camera riscaldati, dell'odore pungente e del notevole ritiro, è un materiale per la stampa 3D di difficoltà moderata.  

Utilizzi al di fuori della stampa 3D

L'ABS è ampiamente utilizzato nell'industria come plastica stampata a iniezione molto comune. Il suo elevato punto di transizione vetrosa, la resistenza agli agenti atmosferici, la durata e la flessibilità moderata gli conferiscono una gamma molto ampia di applicazioni, dai componenti automobilistici agli elettrodomestici da cucina, fino ai LEGO e ai dispositivi medici.  

Utilizzi nella stampa 3D

L'ABS è eccellente per modelli, parti di ricambio e applicazioni all'aperto, grazie alla sua resistenza ai raggi UV e agli agenti atmosferici superiore alla media, nonché alla sua resistenza e durata superiori alla media e alla flessibilità moderata. Si presta bene alla levigatura, all'incollaggio e alla verniciatura, estendendone così le applicazioni e l'utilità. 

Proprietà

Stampabilità: media

Resistenza: media

Densità: 1,01 g/cm³

Flessibilità: media

Fragilità: Bassa

Durata: Elevata

Abrasività: bassa – a seconda degli additivi

Deformazioni: moderate – si solleva facilmente dal piano, si incurva e si separa tra gli strati durante la stampa
Ritiro: 0,8% - 8%

Filamenti: pochi – a seconda degli additivi e del raffreddamento

Punto di transizione vetrosa: ~105 °C

Resistenza agli agenti atmosferici: moderata – resistente ai raggi UV, al calore e all'umidità

Fumi: moderati – pungenti e potenzialmente nocivi

Solventi: esteri, chetoni (acetone), cloroformio e dicloruro di etilene

Biodegradabile: No

Igroscopico: moderato

Adatto al contatto con gli alimenti: No 

Impostazioni di stampa

Temperatura dell'ugello: 210-250 °C

Temperatura del piano: 50-100 °C

Ventola di raffreddamento: 0%

Involucro: consigliato – per regolare la temperatura e prevenire le deformazioni

Superficie di stampa: nastro Kapton, impasto di ABS

Velocità di stampa: consigliata 40-60 mm/s

Estrusore a trasmissione diretta: sì

Estrusore Bowden: Sì 

Varianti

L'ABS può essere disponibile con moltissimi additivi oltre ai semplici colori. Alcuni esempi sono: cambio di colore, fluorescenza, fosforescenza, policarbonato, ecc. Altri additivi possono aumentare la resistenza, la flessibilità e la durata dell'ABS. Tutte queste varianti possono influire sulla temperatura di stampa e del piano, sulla velocità, sui fumi, sulle proprietà igroscopiche e biodegradabili, ecc. 

Conservazione

Ha una lunga durata di conservazione se immagazzinato correttamente e, sebbene sia moderatamente igroscopico, si consiglia di conservarlo in un luogo fresco e asciutto, lontano dalla luce solare diretta. 

Pro

L'ABS è uno dei materiali più durevoli disponibili per la stampa 3D, il che gli conferisce un'ampia gamma di applicazioni, dai modelli alle parti funzionali, sia al chiuso sia all'aperto. 

Contro

Con una deformazione, un ritiro moderati e la necessità di un piano riscaldato e di una camera consigliata, l'ABS è un materiale più difficile da stampare. Abbinato al suo odore pungente e potenzialmente nocivo, potrebbe non essere la scelta migliore a seconda delle esigenze.

 PETG – Polietilene tereftalato glicole 

Panoramica

Il PETG è PET con aggiunta di glicole. Spesso è considerato una valida alternativa all'ABS, poiché è più facile da stampare e produce meno fumi. Come l'ABS, è più durevole e flessibile del PLA, ma non richiede una camera per il controllo della temperatura e tende a deformarsi meno dell'ABS. Tuttavia, richiede comunque un piano riscaldato per una buona adesione, solitamente non caldo quanto quello necessario per l'ABS. 

Utilizzi al di fuori della stampa 3D

Il PET (senza glicole) è la plastica comunemente utilizzata sul posto di lavoro e viene impiegata ampiamente per realizzare bottiglie d'acqua, fibre per l'abbigliamento e contenitori per alimenti, mentre il PETG (con glicole) non è molto comune al di fuori della stampa 3D, poiché il glicole viene aggiunto specificamente per renderlo più trasparente, meno fragile e più facile da stampare. 

Utilizzi nella stampa 3D

Il PETG è eccellente per modelli, parti di ricambio e alcune applicazioni all'aperto, anche se non è considerato resistente ai raggi UV. Tuttavia, è più resistente agli agenti atmosferici del PLA e offre una resistenza e una durata superiori alla media, con una flessibilità moderata. 

Proprietà

Stampabilità: facile

Resistenza: media

Densità: 1,23 g/cm³

Flessibilità: media

Fragilità: Bassa

Durata: Elevata

Abrasività: bassa – a seconda degli additivi

Deformazioni: Basse – imbarcamento e arricciamento minimi durante la stampa
Ritiro: ~0,8%

Filamenti: Moderati

Punto di transizione vetrosa: ~80 °C

Resistenza agli agenti atmosferici: Moderata – resistente al calore e all'umidità

Fumi: Minimi – a seconda degli additivi

Solventi: diclorometano, toluene, cicloesanone e metiletilchetone

Biodegradabile: No

Igroscopico: Elevato

Adatto al contatto con gli alimenti: generalmente no 

Impostazioni di stampa

Temperatura dell'ugello: 220-250 °C

Temperatura del piano: 50-75 °C

Ventola di raffreddamento: 0% - 30%

Rivestimento: no

Superficie di stampa: colla stick sul vetro, nastro da imbianchino

Velocità di stampa: consigliata 40-60 mm/s

Estrusore a trasmissione diretta: sì

Estrusore Bowden: Sì 

Varianti

Il PETT (tereftalato di polietilene cotrimetilenico) è una variante comune del PETG. È leggermente più rigido del PETG e quasi trasparente. 

Conservazione

Ha una lunga durata di conservazione se conservato correttamente, ma è altamente igroscopico. Si consiglia di conservarlo in un luogo fresco e asciutto, in un contenitore ermetico con essiccante e lontano dalla luce solare diretta. 

Pro

Il PETG è noto per la sua superficie liscia e lucida e per la buona aderenza al piano. Durante la stampa è per lo più inodore, a seconda degli additivi. Il basso tasso di ritiro lo rende uno dei materiali migliori per le stampe funzionali con tolleranze ristrette. 

Contro

La scarsa capacità di realizzare ponti è un problema comune del PETG, quindi è necessario più supporto rispetto ad altri tipi di filamento FDM. Anche la formazione di filamenti è un problema comune. Questi problemi possono essere gestiti regolando correttamente la retrazione, la ventola di raffreddamento e la pulizia dell'ugello prima degli spostamenti.

TPU – Poliuretano termoplastico 

Panoramica

Il TPU è il tipo più comune di materiale flessibile per la stampa FDM. Sebbene possa resistere alle sollecitazioni fisiche che danneggerebbero PLA, ABS e PETG, è anche morbido e flessibile, offrendo proprietà che gli altri materiali non possiedono. A seconda degli additivi, il TPU può essere estremamente flessibile (e più difficile da stampare) oppure più rigido (e più facile da stampare), mantenendo comunque la propria durata. 

Utilizzi al di fuori della stampa 3D

Il TPU e i TPE (elastomeri termoplastici) sono ampiamente utilizzati nell'industria per componenti automobilistici, elettrodomestici e forniture mediche. La loro elevata durata, flessibilità e resistenza agli agenti atmosferici offre loro una gamma molto ampia di utilizzi. 

Utilizzi nella stampa 3D

Il TPU è eccellente per le parti stampate soggette a forti sollecitazioni: usura, flessione/piegatura/allungamento, resistenza agli agenti atmosferici, ecc. Può essere utilizzato per parti di droni, custodie per telefoni, componenti di giocattoli (come le ruote) e articoli indossabili come cinturini da polso e persino scarpe. 

Proprietà

Stampabilità: Difficile

Resistenza: Elevata

Densità: ~1,2 g/cm³

Flessibilità: Elevata

Fragilità: Bassa

Durata: Elevata

Abrasività: Bassa

Deformazioni: Basse – imbarcamento e arricciamento minimi durante la stampa
Ritiro: ~0,6-1,0%

Filamenti: Moderati

Punto di transizione vetrosa: ~-53 – -27 °C (perché è flessibile!)

Resistenza agli agenti atmosferici: Elevata – molto resistente al calore e all'umidità

Fumi: Bassi – a seconda degli additivi

Solventi: dimetilformammide, dimetilsolfossido, N-metilpirrolidina e tetraidrofurano

Biodegradabile: No

Igroscopico: Basso

Adatto al contatto con gli alimenti: No  

Impostazioni di stampa

Temperatura dell'ugello: 210-230 °C

Temperatura del piano: Spenta - 60 °C (spesso non necessaria, a seconda della superficie del piano)

Ventola di raffreddamento: 0% - 50%

Rivestimento: no

Superficie di stampa: PEI, nastro da imbianchino

Velocità di stampa: consigliata 20-40 mm/s

Estrusore a trasmissione diretta: sì

Estrusore Bowden: non consigliato 

Varianti

Il TPC (copoliestere termoplastico) offre una maggiore resistenza agli agenti chimici e ai raggi UV, oltre a una resistenza al calore fino a 150 °C. 

Conservazione

Ha una lunga durata di conservazione se conservato correttamente e non è significativamente igroscopico. Si consiglia di conservarlo in un luogo fresco e asciutto, in un contenitore ermetico e lontano dalla luce solare diretta. 

Pro

Il TPU ha un’eccellente resistenza agli urti, è molto durevole, morbido e flessibile. Grazie a queste proprietà, eccelle nelle applicazioni che richiedono molta resistenza all’usura e flessibilità, dove altri materiali FDM fallirebbero. 

Contro

Il TPU è uno dei materiali più difficili da stampare a causa della sua flessibilità. Senza un percorso del filamento ben vincolato dall’ingranaggio dell’estrusore all’ugello, molto spesso il filamento fuoriesce dal percorso e si inceppa. Per questo motivo gli estrusori di tipo Bowden non sono consigliati, mentre sono consigliati gli estrusori a trasmissione diretta a doppio ingranaggio. Anche la velocità di stampa deve essere ridotta, poiché è molto difficile stampare alle velocità normali utilizzate con filamenti più rigidi.

Conclusione

Come affermato all’inizio, questa era solo una guida generale ai 4 materiali più comuni per la stampa 3D FDM oggi in uso. Ognuno di essi presenta innumerevoli varianti basate su colore, additivi, proprietà di stampa e del materiale e applicazioni, che sarebbe difficile cercare di illustrare, per non parlare di leggere.

Le proprietà e le impostazioni di stampa devono essere usate come “guida di partenza” per la stampante e il filamento. Ogni stampante è diversa e ogni bobina di filamento può essere diversa, anche dello stesso produttore. Pertanto, è fortemente consigliato eseguire alcune piccole stampe di prova con ogni bobina per verificare temperatura, raffreddamento, velocità e retrazione, così da ottenere ogni volta la stampa migliore possibile. 

Infine, ecco una tabella facile da consultare con tutte le proprietà e le impostazioni di stampa dei tipi di filamento trattati in questo articolo. 

Buon divertimento. 

Proprietà	PLA	ABS	PETG	TPU
Stampabilità	Facile	Media	Facile	Difficile
Resistenza	Media	Media	Media	Alta
Densità	1.24 g/cm3	1.01 g/cm3	1.24 g/cm3	1.2 g/cm3
Flessibilità	Bassa	Media	Media	Alta
Fragilità	Alta	Bassa	Bassa	Bassa
Durata	Media	Alta	Alta	Alta
Abrasività	Bassa	Bassa	Bassa	Bassa
Deformazioni	Minima	Moderata	Bassa	Bassa
Ritiro	0.2 - 0.25%	08. - 8%	0.8%	0.6 – 1.0%
Formazione di filamenti	Bassa	Bassa	Moderata	Moderata
Punto di transizione vetrosa	55-60c	105 °C	80 °C	< 27 °C (è flessibile!)
Resistenza agli agenti atmosferici	Scarsa	Moderata	Moderata	Alta
Fumi	Minima	Moderata	Minima	Bassa
Solventi	acetato di etile, carbonato di propilene	esteri, chetoni (acetone), cloroformio e dicloruro di etilene	diclorometano, toluene, cicloesanone e metiletilchetone	dimetilformammide, dimetilsolfossido, N-metilpirrolidina e tetraidrofurano
Biodegradabile	Sì	No	No	No
Igroscopico	Moderata	Moderata	Alta	Bassa
Sicuro per gli alimenti	No	No	No	No

  

Impostazioni di stampa	PLA	ABS	PETG	TPU
Temperatura dell'ugello	180 - 230c	210 - 250c	220 - 250c	210 - 230c
Temperatura del piano	0 - 50c	50 - 100c	50 - 75c	Disattivata - 60 °C
Ventola di raffreddamento	50 - 100%	0%	0 – 30%	0 – 50%
Rivestimento	Nessuno	Consigliato	Nessuno	Nessuno
Superficie di stampa	Nastro blu, PEI, vetro, colla stick, ecc.	Nastro Kapton, slurry di ABS	Colla stick sul vetro, nastro da imbianchino	PEI, nastro da imbianchino
Velocità di stampa	30 - 90 mm/s	40 - 60 mm/s	40 - 60 mm/s	20 - 40 mm/s
Estrusore a trasmissione diretta	Sì	Sì	Sì	Sì
Estrusore Bowden	Sì	Sì	Sì	Non consigliato