Filamenti italiani innovativi per stampanti 3D

Dalla produzione di medaglie ai materiali da stampa 3D – Ciceri de Mondel affianca alla produzione di lastre estruse quella di innovativi materiali per FDM.

Quella di Ciceri de Mondel è la bella storia di una impresa italiana che è vecchia per tradizione, essendo stata fondata nientemeno che nel 1917, ma che è sempre stata in grado di adattare la sua offerta e la sua produzione ai vari momenti storici e tecnologici che in quasi un secolo ha attraversato. Quattro generazioni, quattro cambi di sede e altrettante “svolte” produttive che l’hanno portata dalla iniziale produzione di medaglie in varie leghe metalliche a quella di cornici, dall’argentatura dei vetri per creare specchi alle cornici termoformate, dall’estrusione di materie plastiche alla produzione di lastre. E oggi, ben in linea con i tempi, anche la produzione, con il marchio Filo Alfa, di filamenti per stampanti 3D con tecnologia FDM. Una svolta produttiva determinata dalla passione di uno dei soci dell’azienda, che da maker convinto ha intuito anche il potenziale della produzione industriale di filamenti. Al momento di scrivere questo articolo il marchio è presente in rete solo con la “pagina vetrina” www.filoalfa.ciceridemondel.it, ma da settembre sarà attivo il sito www.filoalfa3d.com dal quale sarà possibile anche comperare online i filamenti che produce in vari materiali: HIPS, ABS, PLA, PLA caricato legno, PMMA, PPU e copolimeri trasparenti. Da una sperimentazione nata da un’esigenza di autoconsumo, l’azienda milanese è infatti passata velocemente a una produzione industriale, puntando anche sulla ricerca di nuovi materiali come ad esempio i filamenti caricati con fibra di carbonio. Presupposti interessanti, che ci hanno indotto a fare quattro chiacchere con Luciana Ciceri e Antonio Berera, i coniugi al timone dell’azienda (il fondatore è il bisnonno di Luciana).

Una storia decisamente lunga e variegata la vostra, vero?

Luciana Ciceri: Sì, la nostra azienda è stata fondata nel 1917 da Egidio Ciceri, padre del mio nonno paterno, con sede a Milano in Via della Moscova. La produzione era inizialmente di medaglie in diverse leghe metalliche. Con l’ingresso in azienda del figlio Pietro, agli inizi degli anni 40, la produzione si è ampliata includendo minuterie metalliche e cornici. L’attività produttiva è stata spostata, per problemi logistici e necessità di maggior spazio, in via Savona al numero 26. Intorno alla metà degli anni 40, per sviluppare il settore cornici, si è iniziato a comprare specchi da incorniciare per mettere poi sul mercato il prodotto finito. Nel 1950 è stato realizzato in via Savona un impianto di argentatura del vetro per la produzione di specchi. È della seconda metà degli anni 50 la decisione di trasferirsi fuori Milano, a Trezzano sul Naviglio, ancora una volta per questioni logistiche e per necessità di avere maggior spazio per l’insediamento produttivo. Durante i primi anni 70, quando ormai sono subentrati in azienda i figli, le cornici in leghe metalliche vengono sostituite da quelle più moderne in “plastica”: vengono quindi acquistati i macchinari necessari per la produzione di cornici termoformate. Il passaggio successivo, a metà degli anni 70, è l’acquisto di un impianto per l’estrusione delle materie plastiche (HIPS e ABS) che permette di realizzare lo specchio come prodotto finito in piena autonomia. È degli anni 80 la decisione di abbandonare il settore dell’argentatura e della termoformatura per sviluppare quello dell’estrusione di materie plastiche inserendosi nel mercato delle lastre.Nel 2003 mio padre, Giovanni Ciceri ha acquisito l’intera società gestita oggi da mio marito Antonio Berera e da me. Nel 2007 ci siamo trasferiti nel nuovo capannone costruito a Cassinetta di Lugagnano.

Luciana Ciceri
Luciana Ciceri

E siamo arrivati al presente e alla stampa 3D. Quali sono le ragioni che vi hanno indotto a introdurre i filamenti per stampanti FDM nel vostro processo produttivo?

Luciana Ciceri: Il nostro obiettivo è di entrare in un mercato nuovo ed in espansione forti di una consolidata esperienza nel settore dell’estrusione delle materie plastiche. Quello della stampa 3D è un settore che Antonio Berera, mio marito, ha iniziato ad esplorare a livello hobbistico, da maker appunto. Un paio di anni fa ha infatti acquistato una piccola stampante 3D da utilizzare per la prototipazione. Esaurite le bobine di filo acquistate e non soddisfatto della qualità dei prodotti trovati sul mercato ha effettuato una modifica all’estrusore di laboratorio utilizzato per la campionatura dei colori per auto-prodursi qualche rotolo di filo. Da una sperimentazione nata da un’esigenza di autoconsumo siamo passati velocemente ad una produzione industriale. L’idea è di unire tutta la nostra passione per la stampa 3D e la nostra esperienza nell’estrusione delle materie plastiche per produrre un filo di ottima qualità per quanto riguarda tolleranze, colori e caratteristiche meccaniche, totalmente “made in Italy”, e prodotto a partire da materie prime di ottima qualità, a disposizione di un mercato nuovo, in espansione e con potenzialità tutte da esplorare.

Quali sono i materiali che impiegate per i vostri filamenti? E, in particolare, quali sono i materiali più innovativi che impiegate?

Antonio Berera: Attualmente la nostra produzione, realizzata nei diametri 1,75 e 2,85 millimetri è incentrata su HIPS, ABS e PLA. Abbiamo inoltre estruso, testato con successo sia sulle nostre stampanti sia su stampanti di ditte esterne con cui collaboriamo ed iniziato a commercializzare due altri filamenti in PMMA e in copolimero trasparente (SBC).

Antonio Berera
Antonio Berera

Quali sono le caratteristiche del PMMA?

Antonio Berera: Si tratta di un materiale antiurto che unisce una notevole resistenza meccanica (superiore all’ABS) a una notevole resistenza agli agenti atmosferici ed a molti agenti chimici, e che ha però, come rovescio della medaglia, una notevole igroscopicità. Può essere da noi estruso in un filamento con colorazione trasparente oppure opaca, si lavora ad una temperatura fino a 270°C per le bobine essiccate che scende a 235°C per quelle che hanno assorbito umidità. La lavorazione ad una temperatura più bassa non inficia l’aspetto del prodotto finito ma ne limita la resistenza meccanica a causa della minore adesione che si ottiene tra i vari strati. Per andare più sul tecnico le sue caratteristiche salienti sono le seguenti: 530 kgf/cm2 (Tensile strength – ASTM D63),  80% (Elongation –  ASTM D638), 23,300 kgf/cm2(Flexural modulus – ASTM D790 e  97°C (VICAT softening temperature D1525 ).

E per quanto riguarda il copolimero trasparente?

Antonio Berera: L’SBC è un termoplastico trasparente avente un’elasticità superiore all’ABS, ha un’ottima lavorabilità in fase di stampa, unisce inoltre una buona resistenza meccanica, comunque inferiore all’ABS, al fatto di non essere igroscopico. Si lavora tra i 240°C ed i 250°C. Le sue caratteristiche tecniche salienti, anche in questo caso utili da conoscere per i maker, sono: 26 MPa (Tensile Yield Strength D6381), 160 % (Elongation D6381), 1413 MPa (Flexural Modulus D790) e 87 °C (Vicat Softening Point D1525).

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Ci può raccontare delle sperimentazioni legate ai nuovi filamenti, come ad esempio quelli caricati con fibra di carbonio?

Antonio Berera: Il filamento al carbonio è ancora in fase di test di estrusione per cui non posso anticipare niente, ho invece realizzato e stampato con successo un filamento in TPU flessibile ed opaco. Ha un aspetto più simile alla gomma dei filamenti che ho visto finora in commercio che sono basti su TPE, poliestere termoplastico. Il principale vantaggio è l’aspetto molto più simile alla gomma rispetto ai filamenti basati su TPE, inoltre anche al tatto si presenta come una gomma dura piuttosto che come una plastica morbida caratteristica comune ai filamenti in TPE. Dato che si tratta di una miscela da me realizzata a breve sceglierò due varianti tra le molte realizzate, una più elastica ma che presenta qualche criticità in fase di stampaggio ed una meno elastica ma di facile lavorazione. Tra i vari materiali che testerò a breve ci sono: Policarbonato (ottime caratteristiche meccaniche, resistenza all’invecchiamento ma che, a contatto con acqua calda presenta fenomeni di idrolisi), PBT elastomerizzato (ottima processabilità, resistenza meccanica e nessun assorbimento di umidità, anche qui possibilità di idrolisi a contatto con acqua calda), blend PA6-PP (per applicazioni a contatto anche con acqua calda, ottime proprietà meccaniche, filo che dovrebbe essere solo leggermente igroscopico, riuscendo pertanto a coniugare le caratteristiche tecniche del nylon ad una bassa igroscopicità tipica del polipropilene). Vi terremo aggiornati sui risultati!

Come è organizzata la vostra azienda dal punto di vista puramente produttivo e della ricerca e sviluppo?

Luciana Ciceri: Ricerca e sviluppo nel settore della stampa 3D sono nate da un interesse personale e, essendo la nostra una piccola realtà aziendale, sono state portare avanti da Antonio Berera in prima persona. Il fatto che la nostra azienda operi nel settore dell’estrusione delle materie plastiche da circa 40 anni, con la collaborazione di Antonio da 15, è però ciò che ci ha permesso di sviluppare velocemente il nuovo prodotto. La conoscenza dei polimeri, delle loro caratteristiche fisiche, chimiche e meccaniche, delle più adatte temperature di lavorazione unite alla passione di maker e all’utilizzo diretto del prodotto sono il nostro punto di forza. Ci possiamo avvalere inoltre di consolidati rapporti di collaborazione con i maggiori fornitori di polimeri nazionali che, in questa fase, si sono mostrati collaborativi nel fornirci campionature dei più diversi prodotti da estrusione. Dato che la qualità del prodotto è fondamentale, oltre che ad approvvigionarci di materie prime di ottima qualità abbiamo installato dei lettori laser sulle linee di produzione per il controllo dimensionale del filamento.

Nella fase si sviluppo dei filamenti considerate anche i possibili rischi per la salute di chi usa le stampanti 3D? Dopotutto vengono fuse plastiche che potrebbero emettere sostanze nocive…

Luciana Ciceri: La nostra formazione industriale ci ha orientato nel rivolgere massima attenzione alla sicurezza sul lavoro, che, nel caso della stampa 3D, potrebbe essere svolto da non addetti ai lavori in senso stretto (cioè non da esperti di materie plastiche), che, legittimamente potrebbero porsi delle domande in merito all’emissione di eventuali sostanze nocive durante la stampa. Ciceri de Mondel, perseguendo una visione di attenzione al cliente orientata al contenimento dei rischi per la salute e la sicurezza nell’utilizzo dei propri prodotti, ha commissionato a una società di servizi specializzata in analisi chimico-merceologiche e ambiental un’indagine tesa a valutare la dispersione in aria di inquinanti durante la lavorazione con stampante 3D dei nostri polimeri termoplastici. Le prove e i relativi campionamenti ambientali sono stati eseguiti nel corso di lavorazione con polimeri ABS, HIPS e PMMA, utilizzando due stampanti 3D a tecnologia FDM, in aree assimilabili a spazi abitativi o ad uso ufficioed in condizioni di areazione “estreme” (a porte e finestre chiuse ed in assenza di sistemi di ricambio d’aria forzati e di aspirazione localizzata). L’analisi è stata indirizzata alla determinazione delle concentrazioni in aria delle seguenti principali componenti e sostanze a cui possono essere esposti gli addetti alla specifica lavorazione: polveri inalabili, solventi organici volatili, butandiene, acrilonitrile, formaldeide e metilmetacrilato. Per i metodi di analisi e valutazione del rischio si è fatto riferimento ad accreditati standard e raccomandazioni nazionali ed internazionali. In particolare, per le modalità di valutazione, il riferimento è rappresentato dalla lista dei cosiddetti TLV (valori limite di soglia) dell’ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists), ripresi in Italia sotto l’autorizzazione della stessa ACGIH dall’AIDII (Associazione Italiana degli Igienisti Industriali). Essi rappresentano i valori limite della concentrazione media ponderata nel tempo di un agente chimico nell’aria all’interno della zona di respirazione di un lavoratore, riferiti alla giornata lavorativa “tipo” di 8 ore (TWA), e/o all’esposizione di breve termine per 15 minuti (STEL) o infine, in alcuni casi, indicano la concentrazione che non deve essere superata durante qualsiasi momento dell’esposizione lavorativa (Ceiling). Per “valori limite di soglia” l’ACGIH intende le “concentrazioni ambientali per le quali si ritiene che quasi tutti i lavoratori possono essere esposti, giorno dopo giorno, per tutta la vita lavorativa senza effetti dannosi”. Tali limiti, quindi, rappresentano dei parametri al di sotto dei quali ci si attende un’assenza di effetti nocivi per la salute dei lavoratori esposti. Tuttavia, a causa di ampie differenze di sensibilità individuale, si ammette che una piccola percentuale possa avere, in queste condizioni, disagio o aggravamento di malattie preesistenti o anche la comparsa di malattie professionali. Il concetto di limite tollerabile è quindi quello di “valore di riferimento” che non garantisce una sicurezza assoluta, ma una buona sicurezza per la maggior parte di individui.

In parole più semplici, per i non addetti ai lavori?

Luciana Ciceri: I risultati del monitoraggio ambientale hanno evidenziato indici di rischio ampiamente inferiori ai valori limite di riferimento per tutte le sostanze indagate. Se è vero che i valori di riferimento (TLV) riportati sono da intendersi appannaggio degli ambienti di lavoro e applicabili per soggetti adulti, sani, esposti a questi valori per 8 ore al giorno e per 5 giorni alla settimana, e che pertanto in nessun modo essi dovrebbero essere utilizzati per altri ambienti (ad esempio, ambiente domestico o inquinamento atmosferico in generale), va tuttavia notato che gli indici di rischio risultanti dal rapporto tra le concentrazioni misurate ed relativi TLV si situano sempre a livelli molto bassi, anche di 10 o 100 volte inferiori alle soglie di allarme. Prendendo in considerazione, a titolo di esempio, l’inquinante formaldeide, i valori di concentrazione rilevati durante la lavorazione di stampaggio 3D si situano al di sotto del limite raccomandato dalla normativa italiana negli ambienti di vita e di soggiorno e sono molto simili ai dati rintracciabili nella letteratura scientifica riferiti alle concentrazioni medie rilevate durante indagini sulla qualità dell’aria indoor presso civili abitazioni di aree metropolitane italiane. Tutti i risultati analitici effettuati sui nostri prodotti saranno consultabili sul nostro sito.

A chi sono destinati i vostri prodotti e in quali canali saranno disponibili?

Luciana Ciceri: Da aprile stiamo vendendo per “passa parola” grazie ai contatti presi durante la nostra partecipazione al “Robots & Makers Milano Show” tenutosi a Milano il 29 e 30 marzo e la visita al 3D Print Hub di Parma. Dai primi di settembre sarà on-line il nostro sito (www.filoalfa3d.com) che diventerà il canale di vendita al pubblico e di contatto con i vari fab-lab. Il nostro obbiettivo però non è solo il mercato dei makers ma anche quello dei professionisti che utilizzano la stampa 3D per prototipazione o altre applicazioni. Siamo aperti inoltre alla collaborazione con produttori italiani di stampanti 3D e rivenditori di filo.

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© Tecniche Nuove/New Business Media – Le foto di questo articolo sono © Ciceri de Mondel

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