I materiali ignifughi per la stampa 3D

Secondo Treccani, ignifugo è una sostanza o materiale “usato per impedire o limitare la combustione”. In altre parole, mentre i materiali resistenti al fuoco consentono di mantenere un funzionamento normale in caso di incendio, i materiali ignifughi o ritardanti di fiamma impediscono attivamente la propagazione del fuoco. Nel 2022, il mercato di questi materiali è stato valutato a 8,63 miliardi di euro e sono utilizzati in vari settori come mobili, tessuti, elettronica e le costruzioni. La loro importanza sta crescendo anche nel campo della produzione additiva, specialmente per le parti finali esposte al rischio di incendio. Le soluzioni disponibili sul mercato sono varie, tra cui filamenti, resine e polveri.

Filamenti

Materiali ad alte prestazioni

I materiali ad alte prestazioni sono un gruppo di polimeri in grado di resistere ad ambienti difficili, sia in termini di temperatura che di sollecitazioni meccaniche e chimiche. Questi materiali hanno profili termici complessi e sono spesso utilizzati per applicazioni industriali, soprattutto nei settori aerospaziale, automobilistico e ferroviario. In genere sono intrinsecamente ritardanti di fiamma.

Il PEEK, che appartiene alla famiglia dei PAEK, ha un’elevata temperatura di infiammabilità, oltre a essere meccanicamente e chimicamente molto resistente. Esistono molti produttori di PEEK in forma di filamento, tra cui Victrex, Evonik e 3DXTech. Un altro esempio è il PEKK, un materiale ignifugo che non emette fumi tossici. È un polimero altamente resistente all’usura e ai fluidi. Infine, è difficile non citare il PEI – o ULTEM – quando si parla di PEEK e PEKK. Anche questo termoplastico è ritardante di fiamma. Infatti, l’ULTEM™ 9085 è certificato per le applicazioni a basso rischio di incendio, fumo e tossicità (FST) e ha una classificazione di infiammabilità UL 94 V-0.

Un altro materiale ad alte prestazioni è il PVDF (fluoruro di polivinilidene), ignifugo. È rinomato per la sua altissima resistenza chimica e per il basso coefficiente di attrito; è particolarmente apprezzato nella produzione di dadi, viti, ecc. Per quanto riguarda i produttori di filamenti per la stampa 3D, Nanovia e Solvay offrono il PVDF.

Infine, possiamo concludere con il PPSU che, oltre al suo interessante profilo termico, è noto per essere estremamente resistente all’idrolisi, all’acqua e agli impatti. Forward AM, il marchio di BASF, offre un filamento PPSU per la stampa 3D che è particolarmente adatto all’industria aerospaziale.

Parti stampate in 3D con PPSU (crediti foto: Zortrax)

Policarbonato (PC)

Il policarbonato (PC) è un termoplastico che si distingue per la sua trasparenza, motivo per cui è conosciuto come un materiale simile al vetro. Oltre a questa caratteristica distintiva, possiede una grande robustezza, resistenza agli urti e all’abrasione e ha una resistenza meccanica fino a 140 °C. È intrinsecamente ignifugo ed è in grado di resistere a sterilizzazioni ripetute a vapore. La sua resistenza rimane elevata anche a temperature fino a -20 °C. I policarbonati sono comunemente utilizzati come filamenti nella stampa 3D in una molteplicità di settori, in particolare per la produzione di prototipi. Le loro applicazioni si estendono alla produzione di fari per auto, componenti edilizi, parti stampate e contenitori traslucidi per apparecchiature elettriche. Il primo policarbonato industriale è stato introdotto sul mercato nel 1958 da Bayer in Germania. Oggi produttori come Polymaker, Kimya e UltiMaker offrono questo materiale, a dimostrazione della sua crescente popolarità e utilità in numerosi settori industriali e di produzione.

Crediti foto: 3djake

Altri materiali: ABS e nylon

Sebbene ampiamente utilizzati per la loro robustezza e versatilità nella stampa 3D, l’ABS e il poliammide (nylon), due termoplastici popolari, non sono intrinsecamente ignifughi e ritardanti di fiamma. Tuttavia, possono essere resi ignifughi modificandoli e aggiungendo alcuni additivi. Sul mercato si trovano filamenti ABS ritardanti di fiamma come il Fire FR-ABS di 3DXTech, realizzato con un ABS di alta qualità, classificato UL94 V-0. Questo tipo di filamento è ideale per applicazioni in settori come l’automotive o l’aerospaziale. Allo stesso modo, il filamento di poliammide PA Rail Nanovia rispetta gli standard di non infiammabilità, essendo appositamente progettato per soddisfare i requisiti del settore ferroviario. Composto da poliammide (nylon) e ritardanti di fiamma ceramici, questo filamento garantisce una maggiore sicurezza in caso di incendio impedendo la propagazione delle fiamme.

Crédits photo : Polyfab3D

Resine

Resina ignifuga di Formlabs

La resina ignifuga è una soluzione efficace e a basso costo per la produzione di parti autoestinguenti (capaci di interrompere la combustione impedendo così la propagazione del fuoco) con la tecnologia SLA (stereolitografia). Progettata per resistere alle alte temperature senza propagare le fiamme in caso di incendio, la resina offre una soluzione per i settori soggetti a rigorose normative come l’aerospaziale, l’aviazione, l’elettronica e la medicina. Rispettando lo standard UL 94 V-0, garantisce la produzione di parti sicure e affidabili, anche in ambienti industriali ad alta temperatura e vicino a fonti di combustione. Dopo un post-trattamento a 80 °C per 120 minuti, queste parti mostrano una temperatura di flessione sotto carico di 111 °C a 0,45 MPa, garantendo la loro resistenza e funzionalità a lungo termine.

Crediti foto: Formlabs

EPX 86FR

EPX 86FR è una resina ritardante di fiamma. Si caratterizza per la sua tenacità e resistenza, offrendo una soluzione valida in ambienti difficili. Grazie alle sue proprietà autoestinguenti e alla certificazione BlueCard, risponde alle normative più rigorose in materia di sicurezza antincendio. Inoltre, EPX 86FR resiste efficacemente alle alte temperature, agli shock termici, agli agenti chimici e alle variazioni di umidità, senza compromettere le sue proprietà meccaniche essenziali. Questa resina trova applicazione in vari settori dove la tenacità, la resistenza al fuoco, la precisione e la qualità superficiale sono criteri essenziali. Quindi, questo materiale è ampiamente utilizzato nell’industria, nei beni di consumo e nel settore automobilistico. Esempi concreti di utilizzo includono la produzione di custodie e supporti elettronici e connettori.

Crediti foto: Carbon

Cubicure Evolution FR

Cubicure Evolution FR ha ottenuto la classificazione UL94 V0, rendendolo una scelta ottimale per settori come l’elettronica e i trasporti. Questo materiale offre una precisione e una qualità superficiale notevoli, mantenendo una resistenza al calore fino a 80 °C. Cubicure Evolution FR consente una stampa 3D precisa con risoluzioni fino a 10 µm. Come primo fotopolimero ignifugo per SLA, rappresenta una soluzione per la produzione di parti di ricambio e prototipi funzionali. La sua classificazione UL94 V0 garantisce l’autoestinzione delle fiamme in soli 10 secondi, una caratteristica finora riservata ai materiali utilizzati nei processi di estrusione e Laser Powder Bed Fusion. Grazie alla sua composizione priva di alogeni e alla conformità agli standard di sicurezza più severi, Cubicure Evolution FR si presenta come un’opzione ideale per la stampa 3D industriale.

Crediti foto: Cubicure

Resina 3955 HDT280 FST

Sviluppata da Loctite, la resina ritardante di fiamma 3955 HDT280 FST ha eccellenti proprietà fisiche e di finitura superficiale. Come materiale privo di alogeni ad alte prestazioni, conforme allo standard UL94-V0, è ideale per la produzione additiva di connettori, clip, prese, involucri elettronici e parti interne per i settori più esigenti. Grazie alle sue prestazioni nei test di combustione verticale, questa resina è perfettamente adatta agli standard aerospaziali FST, garantendo la sicurezza e l’affidabilità delle parti prodotte. Le parti stampate in 3D con questa resina, utilizzando principalmente la tecnologia DLP industriale, non si deformano in ambienti termicamente difficili. Questo apre la strada al suo utilizzo in settori come quello aerospaziale e ferroviario.

Polveri

PA 2210 FR

Il poliammide ignifugo PA 2210 FR è un materiale ad alte prestazioni, certificato UL Blue Card e conforme allo standard CS/FAR 25.853, adatto a varie applicazioni in numerosi settori. Questo materiale senza alogeni e quindi non tossico presenta avanzate proprietà meccaniche, con una resistenza alla trazione di 46 MPa e una resistenza alla flessione di 65 MPa. Il PA 2210 FR offre una maggiore libertà di progettazione per parti complessi e consente la produzione di componenti di grandi dimensioni, mentre uno spessore dello strato di 0,15 mm garantisce la fedele riproduzione di dettagli complessi. Le sue caratteristiche di bassa infiammabilità lo rendono una scelta particolarmente rilevante in ambienti dove la prevenzione degli incendi è una priorità, in particolare nei settori delle costruzioni, dei trasporti, dell’aerospaziale e dell’elettronica.

Crediti foto: Materialise

DuraForm® FR 100

Il DuraForm® FR 100, un termoplastico ignifugo di 3D Systems, è una soluzione sviluppata per ridurre la produzione di fumo e sottoprodotti tossici durante la combustione. Conforme allo standard UL94 V-0, questo materiale soddisfa i più rigorosi standard ambientali per una vasta gamma di applicazioni di consumo. Disponibile sotto forma di polvere, questo materiale offre un’elevata tenacità e una buona resistenza agli urti, rendendolo ideale per la stampa 3D, in particolare per la sinterizzazione laser selettiva o SLS. Il DuraForm® FR 100 è stato progettato per soddisfare le esigenze dei settori aerospaziale, automobilistico e dei beni di consumo, che richiedono protezione antincendio e bassa tossicità dei fumi. Le applicazioni comprendono cabine di aerei, apparecchi elettrici, droni e involucri.

Crediti foto: 3D Systems

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