Ricottura delle plastiche (Annealing)
L'Annealing è un metodo di post-produzione applicabile a diverse tipologie di materiali termoplastici. Con questo processo è possibile registrare un miglioramento delle proprietà del materiale sia dal punto di vista termico che meccanico.
Poniamo il focus sui PLA2 (termoplastici della famiglia dei PLA, additivati per resistere ad alte temperature se trattati termicamente) e sul PEEK.
La resistenza al calore del PLA (Acido Polilattico) è bassa, praticamente la più bassa di qualsiasi altro polimero termoplastico stampabile in 3D. Il PLA HT Fabbrix e il PRO1 BASF sono due particolari materiali a base PLA, stampabili con gli stessi parametri del comune acido polilattico, ma additivati per resistere a temperature molto alte (PLA2).
Per stabilire quali siano le temperature ed i tempi ottimali per una completa ricottura dei due materiali, sono stati eseguiti diversi test su provini di diverse dimensioni e riempimenti.
I risultati sono riassunti in queste tabelle:
Resistenza al calore
| |
Riempimento < 25% |
Riempimento > 25% |
| Ricottura 30 Min. a 85/95°C |
115 °C |
145 °C |
| Ricottura 60 Min. a 85/95°C |
120 °C |
155 °C |
Deformazioni post-trattamento
| |
X |
Y |
Z |
| Ricottura 30 Min. a 85/95°C |
2% |
2% |
Non Rilevata |
| Ricottura 60 Min. a 85/95°C |
2.5% |
2.5% |
-0.3% |
Per evitare un eccessivo rammollimento del materiale è consigliato inserire il manufatto in un forno già in temperatura, evitando quindi eventuali rampe termiche.
Come limitare le deformazioni?
A causa delle autotensioni che si generano durante il processo di stampa, i pezzi sottoposti all'annealing potrebbero subire deformazioni. Per limitarle il più possibile si può inserire il pezzo in un contenitore idoneo e riempirlo di sabbia.
La pressione della sabbia impedirà al pezzo di deformarsi e sorreggerà eventuali pareti sottili o sporgenze. Il potere isolante della sabbia, raddoppierà i tempi di permanenza in forno del componente da trattare.
Qualora non si disponga di questi elementi occorrerà compensare nella fase di slicing dell'oggetto il ritiro del materiale, come indicato nelle tabelle.
Dato che le condizioni di stampa influenzano le caratteristiche termiche del pezzo, è fortemente consigliato fare un test su un provino cubico misurandone le dimensioni prima e dopo il processo: facendo un rapporto tra le dimensioni si otterrà, per ciascuna di esse, un parametro che dovrà essere utilizzato come moltiplicatore dimensionale nello slicer, prima della stampa.
NOTE: consigliamo vivamente di non provare mai la ricottura in un forno a gas, in quanto le fiamme potrebbero fondere o dare fuoco all'oggetto. La ricottura deve essere eseguita in un forno elettrico. Una volta che il forno è a temperatura, posizionare le parti e lasciarle internamente per il tempo indicato senza aprire la porta del forno durante l'annealing.
Come per i PLA2, anche il termoplastico semicristallino PEEK permette di essere trattato termicamente.
In questo caso però l’obiettivo è diverso, ovvero quello di eliminare tensioni interne dovute al ritiro della parte durante la stampa e migliorare la stabilità dimensionale se sul pezzo devono essere eseguite successive lavorazioni meccaniche.
La procedura di ricottura del PEEK, testata su PEEK Intamsys, consiste in 4 fasi:
1. Inserire la parte in forno e riscaldare fino a 150°C e mantenere la temperatura per 30 minuti.
2. Riscaldare il forno a 200°C e mantenere costante la temperatura di ricottura per un tempo che dipende dallo spessore delle pareti del componente trattato. Indicativamente considerare 1 ora per ogni millimetro di spessore delle pareti.
3. Far raffreddare il componente a fino a 150°C scendendo di circa 10°C all’ora per evitare la formazione di tensioni residue.
4. Mantenere la temperatura di 150°C per 30 minuti e al termine spegnere il forno.
Per informazioni sui forni utilizzabili per la Ricottura delle Plastiche, contattaci.
