Corso di Stampa 3D: 6 – Stampa 3D con Resina

6 – Stampa 3D con Resina (SLA/DLP)

Obiettivi operativi

• Comprendere i principi della fotopolimerizzazione (SLA laser vs DLP/LCD).

• Preparare correttamente i modelli con supporti adatti alle geometrie delicate.

• Eseguire in sicurezza il post-processing: lavaggio, rimozione supporti, curing UV.

• Stampare un oggetto di piccole dimensioni con dettagli fini (miniatura, gioiello, ingranaggio).

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1) Principi di fotopolimerizzazione

1.1 Tecnologie principali

• SLA (stereolitografia a laser) → laser UV che “disegna” il layer.

• DLP (Digital Light Processing) → proiettore che solidifica un intero layer.

• MSLA (LCD masking) → schermo LCD che maschera la luce UV, più comune nelle stampanti consumer.

1.2 Reazione chimica

Le resine sono monomeri + fotoiniziatori. Con luce UV (≈ 405 nm) → attivazione radicalica → reticolazione polimerica.

Equazione semplificata:

Monomero+hν    →fotoiniziatore    Polimero reticolato\text{Monomero} + h\nu \;\;\xrightarrow{\text{fotoiniziatore}}\;\; \text{Polimero reticolato}

1.3 Parametri chiave

• Layer height: 25–100 µm tipici.

• Tempo di esposizione (t): dipende da resina e potenza.

• Dose di energia:

E=I⋅tE = I \cdot t

dove $I$ è intensità luminosa (mW/cm²).

Esempio: Resina richiede 5 mJ/cm². Proiettore DLP: 2,5 mW/cm² →

t=52,5=2 st = \frac{5}{2,5} = 2\ \text{s}

👉 tempo ottimale di esposizione ≈ 2 secondi/layer.

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2) Preparazione del modello e supporti

2.1 Orientamento

• Orientare i pezzi a 30–45° rispetto al piano per ridurre superficie per layer e stress di peel-off.

• Evitare basi piatte troppo estese → rischio di succion cup effect (vuoto tra resina e FEP).

2.2 Supporti

• Supporti sottili → facili da rimuovere ma fragili.

• Supporti spessi → robusti ma lasciano segni.

• Distribuzione gerarchica: colonne → rami → contatti.

• Distanza layer da piatto: base raft 0,3–0,5 mm.

Formula semplificata per forza di peel-off:

F=P⋅AF = P \cdot A

dove $P$ è la pressione negativa (succion) e $A$ l’area solidificata.

👉 Minimizzare $A$ orientando obliquamente il modello e usando supporti distribuiti.

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3) Post-processing

3.1 Pulizia

• Lavaggio in IPA (isopropanolo) 90–99% o detergenti specifici.

• Due bagni: “sporco” (prima immersione), “pulito” (rifinitura).

• 2–5 min con agitazione o lavatrice a ultrasuoni.

3.2 Rimozione supporti

• Meglio a pezzo semi-curato (dopo lavaggio, ma prima di curing UV definitivo).

• Tagliare con tronchesine sottili o staccare a mano.

3.3 Polimerizzazione finale (curing UV)

• Lampade 405 nm o forni UV dedicati.

• Tipico: 5–15 min, rotazione per uniformità.

• Over-curing → fragilità, yellowing; under-curing → superficie appiccicosa.

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4) Risoluzione dei problemi comuni

• Supporti falliti → esposizione base troppo bassa o supporti troppo sottili.

• Layer shift/sliding → livellamento piatto non corretto o pellicola FEP danneggiata.

• Vuoti/bolle interne → resina non miscelata bene, o esposizione insufficiente.

• Deformazioni → peel force eccessiva → orientare meglio il pezzo o aumentare tempo di sollevamento.

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5) Attività pratica (90–120 min)

Oggetto: miniatura di 25 mm o ingranaggio modulare.

Fasi:

1. Preparare il file STL in Lychee/Slicer Chitubox.

2. Orientare il pezzo a 45°, generare supporti automatici + aggiustamento manuale.

3. Esportare file .ctb/.photon.

4. Stampa (resina standard, layer 0,05 mm, esposizione 2,2 s).

5. Lavaggio in doppio IPA (3 min + 2 min).

6. Rimozione supporti.

7. Polimerizzazione UV (10 min totali).

Valutazione qualità:

• Dettaglio mantenuto (incisioni leggibili).

• Assenza di layer shift/bolle.

• Superficie liscia dopo curing.

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6) Manutenzione e sicurezza

• DPI obbligatori: guanti nitrile, occhiali protettivi, mascherina se resina molto volatile.

• Resina non esposta è tossica → evitare contatto pelle, non respirare vapori.

• Smaltire resina liquida come rifiuto speciale; la resina indurita può essere smaltita come plastica.

• Pulizia vasca: filtrare resina usata con retini metallici da 100–200 µm.

• Controllo pellicola FEP (graffi = rischio fallimento stampa).

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7) Confronto FDM vs SLA/DLP

Caratteristica	FDM	SLA/DLP
Risoluzione XY	100–300 µm	35–80 µm
Velocità grandi volumi	Veloce	Lenta
Post-processing	Minimo	Obbligatorio
Materiali	Economici, robusti	Fragili, dettagliati
Applicazioni	Meccanica, prototipi funzionali	Gioielli, miniature, odontoiatria

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👉 Alla fine del modulo, lo studente saprà orientare un modello, generare supporti adeguati, gestire la resina in sicurezza, e ottenere un pezzo preciso e dettagliato pronto per applicazioni estetiche o funzionali.