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3D Printing and 3D Systems printers 3D Printing and 3D Systems printers
La stampa 3D a metallo di 3D Systems

La stampa 3D a metallo di 3D Systems

maggio 27, 2015 in Non catégorisé

Il metallo è la nuova frontiera della stampa 3D con 3D Systems.

 

La stampa 3D è ormai entrata nei processi di prototipazione e in alcuni casi di produzione di molte aziende in molteplici settori industriali. Sono in molti che hanno scoperto un nuovo modo di progettare, prototipare e produrre. Altri si stanno avvicinando ed informando su tecnologie disponibili, materiali, modelli di stampanti e loro affidabilità. Tutto questo, fino a poco tempo fa, era limitato alle sole materie plastiche sotto varie forme (polvere, resine liquide ed altro ancora); le soluzioni più recenti si dirigono verso il campo del metallo.

La produzione additiva (il termine comunemente usato per la stampa 3D) con utilizzo di polveri di metallo riserva però ancora qualche dubbio, anche tra gli addetti al settore.

Ma quanto è affidabile? Ci sono già dei settori che la usano in modo stabile? Quali sono i limiti e relativi costi di gestione e di produzione? Cosa propone il mercato?

L’utilizzo dell’energia laser per fondere polveri metalliche fini (fino a 3-4 micron) e formare componenti funzionali molto complessi che superano gli attuali limiti di progettazione è senz’altro la nuova frontiera della stampa 3D.

I vantaggi della manifattura additiva sono ben noti e chi usa la stampa 3D a polimeri ne è testimone quotidiano: riduzione dei tempi dei processi interni di prototipazione anche fino al 70%, riduzione drastica degli scarti (la polvere di metallo non utilizzata per la stampa può essere riutilizzata dopo il ricondizionamento delle polveri) e, di primaria importanza, la possibilità di realizzare parti metalliche che non erano possibili con i metodi tradizionali: si pensi ad esempio a strutture in metallo a nido d’ape.

Ma funziona?

In alcuni settori è già realtà consolidata da alcuni anni per cui la risposta è decisamente si.

 

Aerospaziale

 

In questo settore un caso particolarmente importante è quello di Avio Aero (parte di General Electric). Vi è infatti un intero stabilimento (Avio Aero di Cameri), in cui viene impiegata esclusivamente la manifattura additiva per la produzione di pale di turbine a bassa pressione ed altri componenti per motori aereonautici. Lo stabilimento è attrezzato con due atomizzatori per la produzione interna di polveri di speciali leghe metalliche come l’alluminiuro di titanio – TiAl – e due impianti per il trattamento termico dei componenti realizzati. Altri esempi sono la Boeing che produce in 3D attrezzature per assemblare le centraline delle ali o Airbus che realizza in manifattura additiva alcuni piccoli supporti per i televisori inseriti nei sedili: con strutture in alluminio a nido, infatti, si ottengono pezzi più leggeri e più robusti rispetto alla soluzione precedente che prevedeva la saldatura di più pezzi stampati con procedimento a iniezione.

 

Biomedicale

 

Nei varie branchie del biomedicale (ortodonzia, implantologia maxillofacciale e cranica, produzioni su misura si soluzioni ortopediche o altro) si è arrivati ad una riduzione dei tempi di realizzazione da circa 1 mese a 2 giorni (caso di protesi ortodontiche). La produzione di coppe acetabolari impiegate per la realizzazione di protesi d’anca ne sono un altro esempio concreto. Nel caso di pezzi unici, il fattore decisivo per l’impiego delle tecnologie della produzione additiva è la possibilità di raggiungere una completa personalizzazione del manufatto a partire da una scansione TAC o risonanza magnetica.

La manifattura additiva infatti rende minimo il costo delle varianti ed ogni stampante 3D può realizzare contemporaneamente una molteplicità di prodotti diversi.

Ci sono casi in cui il vantaggio competitivo non è dato dalla personalizzazione ma dalla particolare struttura ed il livello di porosità del materiale metallico che si riesce ad ottenere; con tecnologie additive i manufatti favoriscono l’integrazione ad esempio dell’impianto con l’osso del paziente, che crescerà intorno alle coppe acetabolari realizzate dalle stampanti 3D.

Anche l’Italia si sta muovendo in fretta ed il primo convegno di stampa 3D per il medicale sarà a Bologna il 19 Giugno 2015 Italian Medical Network for 3d Printing and Bioprinting in Medicine

Automotive

 

Altro settore maturo, che utilizza la tecnologia additiva a metallo e va sicuramente menzionato; utilizza la manifattura adittiva in molti ambiti, per cui ci limiteremo a citare solo alcuni esempi applicativi. Nei reparti corsa si riescono a fabbricare manufatti custom-made capaci di adattarsi alle scelte progettuali in continuo cambiamento al fine di ottenere un particolare obiettivo in termini di miglioramento delle prestazioni del veicolo nelle competizioni.

Nella produzione di auto e moto top di gamma, si ha la possibilità di produrre pezzi di piccola serie con caratteristiche non realizzabili con le tradizionali tecniche. Pezzi con circuiti integrati di raffreddamento con caratteristiche termofluodinamiche ottimali oppure personalizzati, sulla base delle specifiche esigenze o del gusto estetico dei clienti. Citiamo, infine, la produzione di pezzi di ricambio per auto e moto d’epoca e non solo. Questo chiaramente, avendo a disposizione il file CAD originale od una sua ricostruzione ottenuta tramite processi di reverse engineering, soluzioni offerte da 3DZ alla sezione scansione.

3DZ, come distributore di soluzioni 3D Systems, offre sistemi di stampa 3D che si propongono come un valido strumento di produzione industriale. Tutte le stampanti 3D della serie ProX per la stampa diretta dei metalli (DMP) si basano sui sistemi 3D con capacità di laser melting frutto di oltre 10 anni di ricerca e sviluppo in questo settore. Tutte le stampanti 3D DMP di 3D Systems sono in grado di creare parti in metallo denso, chimicamente puro, e forniscono una precisione compatibile con tolleranze di lavorazione secondo le EN ISO 2768, con una ripetibilità di circa 20 micron su tutti e tre gli assi. Grazie all’utilizzo di particelle di polvere con dimensioni fino a 5 micron, si ottengono parti di accuratezza, finitura superficiale e risoluzione dei dettagli superiore: ad esempio, è possibile realizzare pareti con spessori fino a 0,15mm.

Le stampanti 3D DMP ProX sono disponibili in 4 modelli, per dimensione di tavola di lavoro. La ProX 100 è progettata come punto di partenza per chi intende produrre parti metalliche di dimensioni ridotte ma complesse, dispone di un volume di stampa di 100 x 100 x 80 mm. Il sistema ProX 200 presenta un volume di stampa di 140 x 140 x 100 mm e permette l’utilizzo di vari materiali metallici (acciaio inox, acciaio legato, leghe di titanio) e di materiali ceramici. Con la stampante ProX 300, 3D Systems porta la sua affidabilità e ripetibilità nel Direct Metal Printing con un volume di stampa di 250 x 250 x 300 mm, è dotata di un sistema automatico di caricamento e di riciclaggio del materiale, e permette l’utilizzo di molti materiali tra cui acciaio inox, acciaio legato, leghe di titanio. Ed infine la ProX 400 Direc Metal Printer, che realizza parti metalliche di alta qualità e stampi complessi di alta precisione per esigenti applicazioni industriali. E’ possibile produrre parti di grandi dimensioni fino a 500 x 500 x 500 mm, o numerose parti di piccole dimensioni in modo rapido ed economico a partire da un’ampia gamma di leghe metalliche senza tempi morti tra i processi di costruzione.

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