Modelli trasparenti

La stampa 3D e la produzione in piccola serie di modelli trasparenti

Questa guida vuole aiutare a comprendere come si possono ottenere dei modelli trasparenti dalla stampa 3D e dalle pre-serie in vacuum casting e, partendo dalla definizione del concetto di trasparenza, fornisce delle indicazioni sulle possibilità ed i limiti di queste due soluzioni.

Prototipi trasparenti

Cos'è la trasparenza?

Quando diciamo "trasparente" siamo tutti abbastanza sicuri di quello che intendiamo, ma ci sono degli aspetti del concetto di trasparenza che vale la pena di approfondire, per comprendere meglio cosa ci si può aspettare quando si vuole ottenere un prototipo trasparente dalla stampa 3D.
La trasparenza è la capacità di un corpo di permettere il passaggio della luce e quindi la visione di oggetti situati al di là di esso.
Questa capacità è determinata da due fattori:

  1. dal materiale di cui è costituito l'oggetto, ovvero dal suo indice di rifrazione: per esempio, avendo convenzionalmente fissato a 1 l'indice di rifrazione del vuoto, l'aria risulta avere indice 1.00029, l'acqua: 1.33, il vetro circa 1.5, il diamante: 2.4;
  2. dalla superficie dell'oggetto: se la superficiè è ruvida, l'angolo di incidenza effettivo della luce non è quello che si vede macroscopicamente ma varia da punto a punto in quanto i vari raggi luminosi incidono sulle faccette microscopiche della rugosità, caratterizzate ognuna da una propria normale, con un effetto complessivo di riflessione e diffusione ovvero di alterazione del percorso dei raggi luminosi, che riduce la trasparenza effettiva.
Tabella degli indici di rifrazione di alcuni materiali

Ne consegue che, per ottenere un prototipo trasparente è necessario:

  1. utilizzare un materiale con un buon indice di rifrazione, ovvero un materiale in se trasparente;
  2. avere una superficie il più possibile lucida e priva di discontinuità geometriche macroscopiche o microscopiche.

Come ottenere modelli trasparenti?

Nel caso dei prototipi, i due percorsi possibili per ottenere un risultato di questo genere sono la stereolitografia ed il vacuum casting.

Nel caso della stereolitografia bisogna utilizzare un materiale trasparente come per esempio il Somos Watershed 11122XC e poi procedere alla finitura della superficie del prodotto fino a renderla liscia e lucida. Nella maggior parte dei casi si vernicia poi l'oggetto con vernice trasparente per esaltarne l'effetto finale.
Il secondo percorso che si può seguire per ottenere dei prototipi trasparenti è quello di colare dei poliuretani trasparenti all'interno di uno stampo in silicone. In questo caso, per assicurare la trasparenza dell'oggetto stampato, è necessario che il master utilizzato per produrre lo stampo, solitamente prodotto in stereolitografia, sia perfettamente lucido e riflettente, ovvero con le caratteristiche superficiali, e quindi le problematiche, descritte nel paragrafo precedente.
 

Confronto tra prototipazione rapida e repliche siliconiche

In generale, vale la pena seguire la prima strada quando si vuole realizzare un singolo prototipo e si vogliono contenere i costi, ha senso invece seguire la seconda strada se si vuole fare una piccola serie di modelli e si cercano materiali più prestanti (sia dal punto di vista meccanico che estetico).

Trasparenza tecnica o trasparenza estetica?

In entrambe le soluzioni sopra descritte, i trattamente necessari a lucidare i modelli comportano dei costi e, cosa ancora più importante, non sempre sono possibili. In generale, per poter lucidare e verniciare un oggetto, è necessario che tutte le sue superfici, interne ed esterne, siano accessibili agli utensili di finitura (di solito manuali) ed alla vernice che viene aerografata. Se ciò non è possibile, la trasparenza dell'oggetto sarà in qualche modo ridotta. Questo problema però, in molti casi è meno limitante di quello che può apparire. Per comprendere meglio la situazione conviene fare riferimento alla distinzione che si fa, nella pratica, tra trasparente estetico e trasparente tecnico.

Confronto tra trasparenza tecnica e trasparenza estetica

La trasparenza estetica è quella "tipo vetro" che possiamo pretendere per esempio da una lampada o dalla vetrina di un frigorifero: ovvero una trasparenza che ci permette non solo di vedere attraverso senza alcuna attenuazione o deformazione, ma anche di apprezzare la finitura liscia e lucida della superficie.
La trasparenza tecnica è invece quella che possiamo chiedere ad un raccordo in cui vogliamo far passare un liquido, o ad una scatola che dovrà contenere una scheda elettronica: in questo caso, è importante poter vedere attraverso la superficie, ma l'estetica della stessa è molto meno importante perchè eventuali difetti non sono rilevanti o si confondono facilmente con gli altri oggetti che che costituiscono l'assieme. In questo caso, anche se non si riescono a lucidare e verniciare perfettamente tutte le superfici, spesso l'effetto finale di trasparenza è del tutto accettabile anche perchè è importante tenere presente che qualsiasi discontinuità geometrica (spigoli, nervature, fori, torrette, etc.) comporta di per sè una riduzione della trasparenza.
Quando si vuole realizzare un prototipo trasparente è quindi importante stabilire quali sono le reali esigenze perchè il cosiddetto "trasparente tecnico", oltre ad essere più facile da ottenere, è molto meno impegnativo dal punto di vista dei costi.


Per una comoda consultazione su altri media, questa guida è disponibile anche in formato PDF:

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