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I polimeri ABS e Onyx nella stampa 3D
ABS e Onyx sono due materiali usati nella stampa 3D e, perciò, molto diffusi nelle aziende che cavalcano l’onda dell’innovazione di Industria 4.0.
L’ABS è un polimero termoplastico che, nella stampa 3D, viene utilizzato per creare componenti leggeri e di dimensioni contenute. L’Onyx è un materiale composito, sviluppato da Markforged a partire dal 2016, utilizzato per realizzare parti finite e attrezzature di produzione.
ABS, le proprietà meccaniche
L’ABS ha proprietà meccaniche, come resistenza agli urti, tenacità e rigidità rispetto ad altri polimeri comuni, che ne fanno un materiale duttile. Con una serie di modifiche chimiche è possibile apportare dei miglioramenti alla resistenza di questo materiale agli urti, alla tenacità e alla resistenza al calore. La resistenza all’urto può essere amplificata aumentando le proporzioni del butadiene rispetto allo stirene e anche all’acrilonitrile, sebbene ciò provochi cambiamenti in altre proprietà.
L’aggiunta di fibre corte (fibre di vetro o carbonio) rendono le parti prodotte più resistenti a sforzi meccanici o termici. La temperatura d’esercizio non supera gli 80 °C.
La resistenza a trazione dell’ABS varia, perlopiù, in base al livello di concentrazione di fibra corta. Per dare dei riferimenti indicativi, si possono avere valori compresi tra i 40 Mpa fino ai 100 Mpa.
ABS, le applicazioni
L’ABS è un materiale che ha avuto largo uso e commercializzazione perché adatto alla creazione di giochi (vedi, a titolo meramente esemplificativo, il LEGO), di strumenti musicali, di parti di automobili (vedi i paraurti), custodie, valigie e tanti altri oggetti di uso comune.
Se caricato con la fibra corta può essere utilizzato anche negli stabilimenti produttivi per realizzare componentistica industriale come attrezzaggi e prototipi. Esistono anche versioni antistatiche (ESD) e ritardanti di fiamma (FR) che sono, generalmente, rivolte al settore dell’industria elettronica.
L’uso dell’ABS nel mondo dell’utensileria e delle officine meccaniche va incontro, però, a dei limiti sostanziali dovuti al fatto che questo polimero presenta delle criticità non ignorabili dagli addetti del settore.
Le criticità dell’ABS
L’ABS, in generale, è un materiale che si presta bene alla produzione di oggetti piccoli e leggeri in quanto ha una bassa stabilità dimensionale. Inoltre, le sue caratteristiche chimico-fisiche dipendono dalla concentrazione chimica degli additivi presenti al suo interno. Esso, infatti, patisce l’esposizione alla luce, tendendo a deteriorarsi nel tempo.
Altra criticità, non di minor importanza, è relativa a quegli ABS che hanno supporti solubili. È necessario il passaggio in una vasca di lavaggio riempita di acqua a una certa temperatura (70°-80°C) e soda caustica che, come noto, deve prevedere dei dispositivi di protezione individuale obbligatori. C’è poi da aggiungere che il liquido di risulta deve essere smaltito e il consumo della vasca arriva a 3600W @230V.
Inoltre, essendo l’ABS composto di Acrilonitrile, Butadiene e Stirene, deve esser posato in opera con adeguati sistemi di aerazione in quanto lo stirene è cancerogeno. Infatti, durante il processo di estrusione, che avviene a circa 260°C, i fumi rilasciati nell’aria dallo stirene, se inalati, possono essere pericolosi per la salute dell’uomo.
Onyx
Facendo riferimento al precedente paragrafo sull’ABS, è davvero difficile trovare delle criticità su questo materiale. L’Onyx è un tecnopolimero di base Nylon PA6 riempito con microparticelle di fibra di Carbonio. Queste caratteristiche di rinforzo lo rendono molto più resistente e rigido dell’ABS.
Grazie alle sue caratteristiche fisiche, l’Onyx ha una elevata stabilità dimensionale. I supporti, inoltre, sono rimovibili manualmente a strappo (o, per usare dei termini scientifici, sono supporti a struttura “Breakaway”), non necessitano di alcun lavoro di post processing come abbiamo visto sopra e non emettono polveri rischiose per la salute. Per quanto riguarda i consumi, la stampante 3D che tratta l’Onyx non supera i 150W.
Diverse tipologie di Onyx
Ci sono diversi tipi di questo tecnopolimero su base PA6. Ognuno di loro è un materiale composito base sviluppato per specifiche applicazioni di diversi settori industriali. Vediamoli nel dettaglio:
- Onyx: é il materiale base (matrice), composto da Nylon PA6 + microparticelle di fibra di Carbonio. È il materiale base di tutte le stampanti 3D Markforged. Ha resistenza a trazione pari a 71 Mpa -> Scarica la scheda tecnica
- Onyx FR: è una variante ignifuga dell’Onyx. Ha ottenuto la Carta Blu in quanto materiale autoestinguente V-0 secondo UL-94. Ha una resistenza a trazione uguale all’Onyx -> Scarica la scheda tecnica
- Onyx ESD: è il polimero più avanzato sviluppato da Markforged. Oltre a essere antistatico (ESD, Electro Static Discharge), ha anche una resistenza a trazione superiore, pari a 83 Mpa. Ha una resistività superficiale di 105 – 107 Ω -> Scarica la scheda tecnica
Applicazioni dell’Onyx nell’officina meccanica
L’Onyx, essendo di per sé un materiale polimerico più resistente dell’ABS, trova applicazione in tutti quei campi dove si ha bisogno di materiali resistenti a frattura, trazione, calore e a tutte quelle forze e sollecitazioni che vengono esercitate sugli attrezzaggi durante i cicli di lavoro.
Le attrezzature di produzione e gli utensili speciali sono, infatti, le realizzazioni più comuni. Generalmente, il materiale tradizionale che viene impiegato in questi ambiti è il metallo (l’alluminio il più comune) perché di vasta diffusione e perché adatto a sopportare certi carichi di lavoro.
Onyx, il primo polimero di Metal Replacement
Tutto ciò che prima veniva realizzato in metallo ha buone possibilità che ora si possa produrre in Onyx. Ad una condizione: che questi componenti superino le soglie minime di resistenza a cui vengono sottoposti. Conosciamo tutti, infatti, quanto l’industria manifatturiera italiana faccia della meticolosità e della qualità il suo fiore all’occhiello. Se i test vengono superati, non ci sono ragioni logiche per non utilizzare l’Onyx.
Vediamo, ora, in quali settori e applicazioni è consigliato l’uso del tecnopolimero base di Markforged.
Settori di applicazione
Aerospaziale
Automotive
Packaging
Ricerca e Sviluppo
Produzione elettronica
Energia
Difesa
Equipaggiamento industriale
Medico
Sviluppo del prodotto
Applicazioni
Clicca sulla voce che ti interessa per vedere il caso di utilizzo:
Posaggi
Calibri di controllo
Dime
Pinze per robot
Sistemi di presa a vuoto
Valvole
Maschere di saldatura
Ganasce portapezzo
Fixture
Stampi
Griffe
Portautensili
…e tantissimi altri casi di successo.
Differenza tra ABS e Onyx
Abbiamo visto che l’Onyx è il primo materiale di base per la realizzazione di tante applicazioni. Non possiamo, però, non notare che rispetto agli altri materiali di base, l’Onyx sia l’unico a garantire stabilità dimensionale e resistenza meccanica anche in situazioni estreme. Proviamo ad elencare, in maniera più esaustiva possibile, le qualità che ha questo tecnopolimero di Markforged rispetto all’ABS:
- maggiore stabilità dimensionale
- maggiore resistività chimica
- maggiore resistenza a liquidi industriali
- maggiore resistenza ad alte temperature
- maggiore resistenza meccanica
- maggiore tenacità a frattura
- minore porosità
- è rinforzabile con la fibra continua di Carbonio, Vetro e Kevlar, non con la fibra corta
- caratteristiche meccaniche migliorabili di un ordine di grandezza grazie all’utilizzo della fibra continua
- FR: alle proprietà elencate sopra si aggiunge l’autoestinguenza
- ESD: alle proprietà elencate sopra si aggiunge l’antistaticità
Qui il link per scaricare la scheda tecnica.
Per ogni informazione aggiuntiva potete contattare i nostri uffici al numero 011 019 5846 o compilando il form di richiesta info qui.
