Metodi di incollaggio per prototipi da stampa 3D FDM

Ecco una panoramica dei processi di incollaggio per parti realizzate con stampa 3D FDM e considerazioni sulla loro efficacia. 

Adesivo cianoacrilato

L'adesivo cianoacrilato è comunemente noto come super colla, disponibile al dettaglio con varie sigle commerciali (es: Attack). È un adesivo ad indurimento rapido che può essere utilizzata per una rapida, facile riparazione e incollaggi leggeri. 

adesivo cianoacrilato per stampa 3d

La colla viene semplicemente applicata sulle superfici di contatto che vengono quindi unite. Le superfici di adesione devono essere perfettamente combacianti non avendo capacità di riempimento oltre 0,1 mm.
I pezzi sono pronti in pochi minuti.
La resistenza alla trazione di parti FDM incollate con cianoacrilato è superiore a quello degli adesivi epossidici. Tuttavia, la sua resistenza alle alte temperature come a prodotti chimici e solventi è scarsa.
Pertanto il legame con la super colla può diminuire le prestazioni di un parti FDM a seconda del tipo di applicazione.

Tra gli adesivi cianoacrilati istantanei (con resistenza a temperature fino ai 80°C) per plastica si consigliano:   Loctite 406, 435, 438 oppure Loctite 3090 quando si hanno esigenze di riempimento fino a 5 mm.

Adesivo epossidico

Gli adesivi epossidici bicomponenti sono utilizzati principalmente per collegare parti FDM funzionali. La viscosità è molto superiore alle colle cianoacriliche come anche il tempo di essicazione.  Ma in generale, sono facili da usare e offrono un'ottima resistenza meccanica, resistenza alla temperatura e resistenza chimica. Questi adesivi offrono il vantaggio di tempi di lavoro di 20 a 70 minuti, tali da permettere piccole regolazioni dopo l'accoppiamento delle sezioni.

resine epossidiche per stampa 3d

Quando indurito a temperatura ambiente, le parti non possono essere impiegate per molte ore, i cicli di polimerizzazione infatti durano da uno a cinque giorni. Con applicazione di calore il ciclo può essere accelerato.

Ci sono molti epossidici industriali che possono essere utilizzati per l'incollaggio di parti stampate in 3D. Stratasys ha selezionato due epossidici da Henkel (Hysol) per le loro caratteristiche prestazionali e applicative. 

  • Hysol E-20HP:  A media viscosità, di livello industriale, Hysol E-20HP fornisce una buona forza di adesione e resistenza chimica. La forza di adesione dipende dalla temperatura di esercizio. Con un tempo di lavoro di 20 minuti , questa resina epossidica è un poco più difficile da usare rispetto agli altri materiali Hysol. A temperatura ambiente le parti devono essere fissate per 24 ore prima che le parti sono messi in servizio. 
  • Hysol EA 9394: Questa resina epossidica è una pasta strutturale che ha una viscosità più elevata della E-20HP. Tale densità la rende adatta per riempire grossi gap nonché per l'incollaggio di grandi componenti strutturali.
    In generale, la EA 9394 ha carichi di rottura inferiori rispetto E-20HP, ma ha resistenza termica superiore: la forza di adesione rimane eccellente a temperature di 177°C. Anche la resistenza agli agenti chimici e ai solventi è eccellente.  EA 9394 ha un tempo di lavoro di 70 minuti. Per raggiungere la piena forza, a temperatura ambiente, il ciclo di polimerizzazione necessita dai tre ai cinque giorni.

Confronto tra le varie resistenze dei sistemi di incollaggio in funzione del materiale

In questi diagrammi abbiamo riassunto per 3 macrogruppi di materiale i risultati dei test di trazione su provini incollati , confrontandoli con la resistenza del materiale solido senza incollaggio.

Resistenza-incollaggio-prototipi-stampa-3d


Confronto tra resistenze di incollaggio per i principali materiali per stampa 3D FDM

Altre modalità di unione

Solvente.
Il solvente può essere spazzolato su sezioni che vengono poi accoppiati e serrate insieme. Il processo è semplice e il legame si ottiene in pochi secondi. 
Un vantaggio rispetto super colla e alla resina epossidica è che, dopo l'evaporazione, la parte incollata conterrà solo materiale FDM.  
L'incollaggio non è adatto per PPSF o ULTEM 9085. Questi materiali per stampa3D sono infatti chimicamente resistenti.

Saldatura ad aria calda aria calda 
Saldatura di plastica è simile alla saldatura ossiacetilenica per i metalli.  
Come mostra dati di test, questo metodo produce legami che sono più forti di quelle di tutti gli altri metodi. È anche veloce e poco costoso. Le parti possono essere messi in servizio non appena sono fredde al tatto. 
Per ottenere i migliori risultati, saldatura ad aria calda non deve essere utilizzato su pareti a sezioni sottili. Inoltre, il processo richiede una certa abilità, quindi i risultati dipenderanno dall'esperienza e dalla tecnica del tecnico. 

Saldatura a ultrasuoni 
Questa tecnica è ampiamente utilizzata nei processi produttivi per la creazione di un legame permanente tra le parti in plastica. L'utensile di saldatura ad ultrasuoni utilizza onde sonore per fondere zone localizzate del giunto.  Quando è necessaria maggiore resistenza, saldatura a ultrasuoni può essere utilizzato in combinazione con altri metodi. 

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