Polimeri termoplastici

I termoplastici sono materiali plastici costituiti da resine polimeriche che a temperatura ambiente sono rigidi, ma diventano malleabili quando riscaldati, solidificandosi nuovamente una volta raffreddati. Durante il riscaldamento, subiscono un cambiamento fisico che li rende liquidi omogenei, modellabili in varie forme. Alcuni termoplastici derivano dalla petrolchimica e possono risultare difficili da smaltire, mentre altri, come quelli ottenuti da amido di mais, sono compostabili. Esistono inoltre termoplastici riciclabili, inclusi alcuni di origine petrolchimica.

Tra i materiali termoplastici più utilizzati nella stampa 3D figurano PLA (acido polilattico), PET/PET-G, nylon (poliammide o PA), ABS (acrilonitrile butadiene stirene), ASA (acrilonitrile stirene acrilato), policarbonato (PC) e polipropilene (PP). Alcuni termoplastici come ULTEM (PEI), PEEK e PEKK offrono resistenza termica e chimica comparabile a quella dei metalli e sono noti come tecnopolimeri o polimeri ad alte prestazioni. Altri materiali includono elastomeri termoplastici come TPU e TPE, utilizzati per ottenere proprietà simili alla gomma.
I polimeri termoplastici per la stampa 3D si distinguono anche in base alla loro struttura molecolare: alcuni sono amorfi, altri semicristallini.

I termoplastici amorfi hanno una struttura molecolare disordinata e non possiedono un punto di fusione netto, ma si ammorbidiscono gradualmente con l’aumento della temperatura. Sono generalmente traslucidi e includono materiali come PC, ABS, PMMA (acrilico), PS, PSU e PVC. Anche il PEI ad alte prestazioni rientra in questa categoria.

I termoplastici semicristallini, invece, presentano una struttura parzialmente cristallina e un punto di fusione ben definito (con intervallo inferiore ai 5 °C). A differenza dei materiali amorfi, rimangono solidi fino al raggiungimento della temperatura di fusione. Grazie alle forti forze intermolecolari, questi materiali danno origine a polimeri molto resistenti. Esempi comuni sono PE, PP, PET, PEEK e PEKK, con questi ultimi appartenenti alla famiglia dei PAEK (polietere chetone).

I termoplastici utilizzati nella stampa 3D sono disponibili in tre formati principali: filamenti, pellet e polveri, a seconda delle tecnologie additive impiegate. Quasi tutti i materiali termoplastici esistono in formato pellet (granuli), il formato standard anche nello stampaggio a iniezione. Molti pellet sono trasformati in filamenti appositamente sviluppati per la stampa 3D a estrusione di filamento, anche se non tutte le stampanti supportano tutti i materiali, per limiti legati alla temperatura di estrusione o alla camera chiusa. Alcuni termoplastici, infine, sono disponibili in polvere per processi PBF (Powder Bed Fusion), tra cui nylon (PA), TPU/TPE, PP e PEEK.