Quasi 2 anni fa, il mondo della Stampa 3D ha “sobbalzato” alla notizia che HP sarebbe entrata sul mercato con un suo prodotto dedicato: da tempo non si assisteva all’ingresso sul campo di una grande multinazionale, in un mondo nel quale i produttori avevano ormai trovato una sorta di equilibrio sulle tecnologie e sulle novità.
Non fraintendetemi; da allora le innovazioni non sono mancate del tutto. Grazie alle campagne di Crowfunding su Kickstarter alcune idee hanno visto la luce, mentre altre sono ancora in fase di realizzazione da parte di piccole, ma interessantissime realtà. In ogni caso, la ricerca e sviluppo in questo settore non si ferma mai, soprattutto per i “Big”.
HP, dal canto suo, ha fatto tesoro del proprio background di conoscenza sulla Stampa in 2D: ha creato un Team, le strutture necessarie, ed ha cominciato un lungo percorso di ricerca e sviluppo di alcuni anni, conclusosi nel 2017 con l’arrivo sul mercato del suo primo prodotto per la Stampa 3D basato sul nuovo sistema Multi Jet Fusion (MJF).
Quest’ultimo rappresenta l’innovazione più interessante, in quanto stravolge in parte alcuni concetti della Stampa 3D per come la si conosceva, introducendo tutta una serie di caratteristiche che fino ad oggi erano assenti. Il risultato è la soluzione di stampa HP Jet Fusion 3D 4200 che ho potuto vedere all’opera dal vivo grazie a Selltek, rivenditore per l’Italia.
Image Courtesy of HP
Esso è costituito da 3 parti principali: a sinistra la Stampante, a destra la Processing Station con la Build Unit removibile.
Il materiale di stampa è polvere PA12 Nylon, un termoplastico che viene letteralmete fuso durante la fase di stampa. Il materiale è proprietario di HP, ma anche in questo caso si nasconde una piccola rivoluzione: HP infatti considere il Multi Jet Fusion un sistema aperto, il che significa che è possibile creare materiali propri che, una volta certificati da HP, possono essere utilizzati (e rivenduti). Mai si era vista una politica del genere sui consumabili…e le novità non finiscono qui.
Partiamo proprio dalla Build Unit: essa infatti non è parte integrante dell’unità di Stampa, ma è rimovibile e viene inserita nella Stampante 3D, e successivamente rimossa ed alloggiata nella Processing Station per i post processi dei nostri pezzi stampati, ma non solo. Quest’ultima infatti si occupa anche del caricamento del materiale di stampa nella build unit, rendendo immediatamente fruibile la Stampante vera e propria per il lavoro successivo.
Di fatto, dotandosi di 2 Build Unit, è possibile stampare mentre l’operatore si occupa dei post processi senza interruzioni, con un incremento vertiginoso della produttività.
Image Courtesy of HP
Ma come funziona realmente il Multi Jet Fusing di HP?
Sostanzialmente ha molte analogie con i sistemi SLS, nei quali i prototipi vengono costruiti all’interno di un cubo di materiale strato per strato, e solidificati da un raggio laser che ne fonde le molecole, indurendoli. Tuttavia l’approccio è differente, in quanto nel Multi Jet Fusing avviene la solidificazione del materiale tramite irradiazione di calore e deposizione di Agenti specifici che hanno lo scopo di favorire e/o bloccare la fusione stessa delle molecole. Il Fusing Agent, ove spruzzato, fa fondere la polvere di Nylon ad una determinata temperatura, mentre il Detailing Agent la blocca, mantenendo in tal modo le geometrie dimensionalmente corrette e senza sbavature dovute dalla fusione. Nell’immagine qui sotto, vi riporto un esempio di come funziona questa tecnologia.
(a) viene depositato lo strato (o layer) di materiale.
(b) viene spruzzato il Fusing Agent sulle zone che devono essere fuse.
(c) viene spruzzato il Detailing Agent sulle zone che non devono essere fuse.
(d) la polvere viene irradiata da specifiche lampade che producono calore.
(e) lo strato consiste di parti fuse e non fuse.
Video Courtesy of HP
Vediamo ora qualche dato tecnico, che vi aiuterà a capire meglio le potenzialità di questo sistema di stampa. L’area di lavoro, ossia la parte della Build Unit deputata a contenere tutto il materiale, misura 284mm (x) 380mm (y) 380mm (z): sono misure assai generose, che permettono di stampare centinaia di pezzi in poche ore…(avete capito bene…poche ore).
Nella foto sotto, la HP Jet Fusion 3D 4200 con la cover principale aperta. Nella parte centrale superiore, si vede uno dei gruppi lampade riscaldanti.
Image Courtesy of HP
La velocità di stampa su asse Z è di circa 3500 cm³/ora con strati da 80 micron e risoluzione di 1200 dpi, il che permette di stampare l’intero contenuto di 380mm su asse Z in circa 13 ore! Un fulmine, per farla breve…
La polvere, inizialmente riscaldata dalle lampade integrate nella cover superiore, viene spruzzata dagli Agenti e successivamente innalzata di temperatura dalle lampade integrate nel blocco delle testine di stampa fino al punto di fusione: successivamente avviene la deposizione dello strato successivo di polvere, ed il ciclo continua fino a stampa completata.
A questo punto, possiamo estrarre la Build Unit dalla Stampante, ed inserirla nella Processing Station per le operazioni di raffreddamento dei prototipi: questa fase è fondamentale per evitare eventuali deformazioni ai pezzi, e consente ovviamente di maneggiarli senza rischio di ustionarsi ( in fase di stampa si raggiungono temperature circa di 200 °C ).
Grazie alla Processing Station, il raffreddamento è più veloce e si risparmia tempo. L’aspirazione del materiale in esubero avviene sempre in questa fase, ed anch’essa nasconde una piacevole sorpresa: infatti la Jet Fusion 3D 4200 caricata con Materiale PA12 HP, permette un altissimo recupero di prodotto, con tutti i benefici del caso. Infatti, tramite un sistema di setacci, l’80% di polvere usata viene mischiata con il 20% di materiale nuovo per la lavorazione successiva.
In questa foto, il particolare di un ingranaggio parzialmente coperto da un sottile strato di polvere. Quest’ultimo, tramite una leggera sabbiatura non abrasiva, verrà completamente rimosso dal prototipo.
Ho potuto verificare con mano la qualità dei pezzi finiti, e non posso far altro che confermare quello che avevo letto a proposito: a differenza delle Resine fotosensibili infatti, la resistenza alla trazione, alla caduta ed alla manipolazione offerta dalla fusione del materiale tramite MJF conferisce di fatto ai prototipi caratteristiche da pezzi definitivi e funzionali!
Si apre di fatto una nuova era della prototipazione, nella quale si può tranquillamente parlare di Produzione di pezzi, grazie anche alla velocità di stampa di HP, che permette la realizzazione di una Build Unit piena di parti da produrre in circa 14 ore.
….e il Voxel?
Il Voxel è praticamente la filosofia di base di questa avventura intrapresa da HP nel 3D, ossia la volontà e la possibilità di poter controllare, durante i processi di stampa, aspetti che fino ad ora era impossibile fare.
Esso è l’equivalente del Pixel nel 2D, ed HP è in grado di operare sul singolo Voxel di ogni singolo strato di materiale depositato… utilizzando di conseguenza la potenza termica e la quantità degli Agenti in maniera estremamente selettiva.
Lo sviluppo del Voxel HP non è finito, e prevede in un prossimo futuro di aggiungere sul singolo Voxel ulteriori possibilità di controllo ed ampliando in questo modo le feauters del prodotto.
In sostanza la HP Jet Fusion 3D 4200 è veramente una Stampante 3D di nuova concezione. L’elevata precisione e l’indiscussa velocità operativa la rendono un prodotto dalle alte performance, e dedicato alla Produzione di serie di oggetti funzionali e finiti.
Il sistema delle Build Unit estraibili, inoltre, amplia ancora di più la produttività, consentendo alla HP Jet Fusion 3D 4200 di operare praticamente 24 ore su 24: ove una media produzione di pezzi risulta poco conveniente da produrre con i metodi tradizionali, con il sistema MJF di HP risulta assai competitivo, con un costo a componente che può essere ben inferiore a 1 euro cadauno.
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