Resine fotopolimeriche

I fotopolimeri sono resine sensibili alla luce (fotoattive) che si solidificano quando esposte alla luce ultravioletta (UV). Nei processi di manifattura additiva basati su fotopolimerizzazione, i fotoiniziatori convertono l’energia luminosa in energia chimica, attivando la reazione quando la resina liquida fotopolimerizzabile viene colpita da una sorgente UV (in genere una lampada, un laser o un proiettore). Successivamente, oligomeri (detti anche “leganti”) e monomeri reagiscono, si induriscono e si legano, dando origine alla struttura polimerica.

Gli oligomeri funzionalizzati presenti nella miscela fotopolimerica – tipicamente epossidi, poliuretani, polieteri o poliesteri – conferiscono al materiale fotopolimerizzato proprietà specifiche come flessibilità, adesione e resistenza chimica. Ogni oligomero è solitamente funzionalizzato con un acrilato. I monomeri impiegati nei sistemi UV-curable consentono di controllare la velocità di reticolazione, la densità di crosslinking, le proprietà superficiali finali e la viscosità della resina. Esempi comuni includono stirene e acrilati.

Secondo i dati del Polymer AM Market Report di VoxelMatters, le resine fotopolimeriche rappresentano la fetta più ampia del mercato dei materiali per la manifattura additiva e trovano applicazione in numerosi settori. Esistono due principali famiglie di processi di stampa 3D basati su fotopolimerizzazione: la stereolitografia a vasca (vat-based), prima tecnologia di stampa 3D a essere brevettata e commercializzata, e le tecnologie di jetting. La stereolitografia si è evoluta in diverse varianti di fotopolimerizzazione a vasca (VPP): SLA, DLP, DLP continuo o layerless, LCD e micro-stereolitografia.

Un’altra famiglia popolare di processi fotopolimerici deriva dalla tecnologia di material jetting (o inkjetting), il cui capostipite è la tecnologia PolyJet. I processi di jetting possono impiegare materiali anche non fotopolimerici; quando utilizzano fotopolimeri, questi vengono “spruzzati” da una testina di stampa in movimento su una piattaforma e polimerizzati successivamente con luce UV.

Tra i monomeri comunemente utilizzati nella stampa 3D figurano acrilati e metacrilati multifunzionali, spesso combinati con componenti non polimerici per ridurre la contrazione volumetrica o con quantità più elevate di materiali termoindurenti per migliorarne la durabilità. Una miscela alternativa, a base di resine epossidiche e fotoiniziatori cationici, è in crescita grazie al minore ritiro volumetrico dovuto alla polimerizzazione per apertura d’anello, rispetto a quella osservata con acrilati e metacrilati.