Tubi in PTFE per stampa 3D ed estrusori Bowden

Applicazione – in grande e in piccolo

I tubi in PTFE si prestano a varie applicazioni: sono stati ampiamente utilizzati in (grandi) processi di produzione per lungo tempo. Nessuna sorpresa, se consideriamo che il PTFE è molto adatto al trasferimento di materiali e gas.  È flessibile e in grado di trasferire sostanze aggressive, in condizioni di temperatura sia molto alta sia molto bassa.

Lo si trova sempre più spesso anche in applicazioni di hobbistica. Un buon esempio di applicazione che utilizza questo materiale è la stampa 3D. Il tubo in PTFE viene utilizzato nelle stampanti 3D per guidare il filamento (l’elemento usato per la stampa) in maniera flessibile e con attrito relativamente basso, verso l’estrusore (Bowden). È quindi in grado di sopportare bene le elevate temperature in corrispondenza dell’ugello della stampante.

Il diametro del tubo in PTFE più adatto per le stampanti 3D e gli estrusori Bowden dipende dal tipo di stampante, dall’applicazione e dal filamento usato, ma i diametri più utilizzati sono:

• Diametro interno 1,9 mm x diametro esterno 4 mm 
• Diametro interno 2,0 mm x diametro esterno 4 mm 
• Diametro interno 2,0 mm x diametro esterno 6 mm 
• Diametro interno 3 mm x diametro esterno 4 mm 
• Diametro interno 3,2 mm x diametro esterno 6 mm 
• Diametro interno 3,2 mm x diametro esterno 6,4 mm 

Per temperature più elevate e un attrito ancora minore, ora abbiamo anche i tubi in PTFE Premium Capricorn per filamenti da 1,75 mm e 2,85 mm:

• Capricorn XS per filamento da 1,75 mm
• Capricorn XS per filamento da 2,85 mm
• Capricorn TL per filamento da 1,75 mm
• Capricorn TL per filamento da 2,85 mm

L’immagine di seguito mostra una classica stampante FDM, ora utilizzata in casa da numerosi appassionati di design. La sigla FDM sta per Fused Deposition Modelling (modellazione a deposizione fusa) e indica una stampante classica per uso domestico standard. È possibile utilizzarla con molti materiali, di cui i più comuni sono PLA (acido polilattico) e ABS (acrilonitrile-butadiene-stirene). Sul mercato ci sono poi diversi tipi di filamenti. Per esempio ci sono i filamenti che contengono fibra di legno, per cui l’oggetto stampato avrà l’aspetto di una struttura lignea.

Una stampante di questo tipo stampa con un cosiddetto “filamento”, uno strato alla volta. Un motore guida il filamento attraverso il tubo in PTFE e fino all’ugello. In quel punto la temperatura è elevata, circa 200 gradi. Qui la plastica si scioglie e viene spruzzata sulla stampa. Se si osserva da vicino una stampa 3D è possibile distinguere gli strati l’uno dall’altro. In generale, più sottili sono gli strati, più bella sarà la stampa.

Il tubo in PTFE è quindi fondamentale per guidare il filamento. Senza questo tubo, la stampante sarebbe inutilizzabile. Il tubo fa in modo che il filamento sia soggetto alla pressione costante del motore di estrusione e possa avanzare solo nella direzione dell’ugello/estrusore Bowden.

Oggi esistono diverse varianti delle stampanti FMD standard. Ne è un esempio la stampante a doppia estrusione. Qui l’ugello presenta due ingressi, che consentono di stampare in due materiali o colori. È l’ideale se si desidera conferire caratteristiche fisiche particolari a parti diverse della stampa.

Oltre che per la stampa, i tubi in PTFE possono essere utilizzati con successo anche in progetti di hobbistica. Il tubo in PTFE è stato indispensabile per il progetto di seguito: i binari di queste montagne russe stampate in 3D!

Montagne russe stampate in 3D – Giant Inverted Boomerang

Due anni fa, mi sono cimentato nella progettazione e nella costruzione di un modello di montagne russe stampate in 3D. Il mio obiettivo era costruire un modello completamente funzionante. Adoro le montagne russe e sono appassionato di progettazione in 3D, perciò questo mi è sembrato il progetto ideale per coniugare questi due interessi.

E così nell’estate del 2019 sono partito con i disegni 3D di un modello di montagne russe esistenti: il Giant Inverted Boomerang. Sebbene sia progettato e prodotto nei Paesi Bassi, questo tipo di montagne russe si trova in tutto il mondo. Per esempio, una struttura simile ma più piccola è quella che si trova nella provincia olandese di Flevoland, nel parco divertimenti Walibi Holland.

In un primo momento la stampante 3D ha lavorato ore ed ore per stampare una sezione dopo l’altra. Una volta che l’intera struttura era quasi completa, è giunto il momento di pensare ai binari. Dopotutto, un treno deve scorrervi sopra facilmente e senza troppo attrito. Ho notato una costante nelle varie montagne russe stampate in 3D costruite in tutto il mondo, cioè l’uso dei tubi in PTFE per dar forma ai binari.

Non sorprende quindi che anch’io abbia scelto di usare i tubi in PTFE. Ho ordinato i tubi da PTFE Tube Shop, visto che erano disponibili a prezzi ragionevoli e in qualsiasi dimensione. L’immagine di seguito mostra una parte delle montagne russe in cui il tubo in PTFE è montato sulla struttura.

Dopo l’installazione parziale del tubo in PTFE, il progetto aveva questo aspetto:

Ora è il momento di pensare alle componenti elettroniche e di costruire e montare il treno. Tra qualche mese spero di avere delle montagne russe stampate in 3D completamente funzionanti, anche grazie ai tubi in PTFE.

Patrick de Groot