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Preventivo










3D Printing and 3D Systems printers 3D Printing and 3D Systems printers
Stampanti 3D per la produzione

Stampanti 3D per la produzione

settembre 5, 2016 in Novità

Si può fare molto introducendo la stampa 3D nel flusso produttivo delle aziende: prototipi funzionali, stampi, piccole serie di prodotti definitivi, pezzi unici in metallo o plastica. Ecco una rassegna di tutti i sistemi di produzione adatti a fabbricare.

C’è chi la chiama terza rivoluzione industriale. Chi si spinge, trascinato dall’entusiasmo, a definirla addirittura la quarta. E chi si limita, più correttamente, a parlare di fabbrica digitale. In ogni caso la protagonista è la stampa 3D. E le definizioni ballerine fanno parte del tipico balbettio semantico che accompagna i piccoli e grandi passi delle più intriganti tra le nuove tecnologie. Solo che la stampa 3D è tutto fuorché nuova (il primo brevetto risale al 1986) e, a ben guardare non è nemmeno una rivoluzione che si può comparare con l’introduzione in Inghilterra delle macchine a vapore nella seconda metà del diciottesimo secolo e con l’avvento in fabbrica dell’elettricità nella seconda metà del secolo successivo.

Semmai la manifattura additiva è parte della terza rivoluzione industriale, iniziata convenzionalmente nel 1970 con l’avvento di elettronica, informatica e telecomunicazioni. Ed è anche un tassello della fabbrica digitale che verrà, che gli anglofoni amano chiamare industry 4.0, assieme alla robotica, alle nanotecnologie, alla realtà aumentata, all’internet delle cose e così via. Un tassello molto importante, dal momento che la fabbricazione additiva, usata da anni nelle aziende più strutturate e attente all’innovazione, è uno strumento che può rivelarsi utile alle imprese che vogliono migliorare la produttività, accorciare il tempo di immissione sul mercato di un prodotto e risparmiare denaro nei tanti casi in cui risulta economicamente conveniente adottare la fabbricazione additiva in alternativa a quella sottrattiva (frese, torni).

E’ il caso di piccolissime serie di prodotti in plastica, che si possono fabbricare con una stampante 3D invece di ricorrere allo stampaggio a iniezione che, nel processo tradizionale, richiede un costoso stampo in acciaio. Quando in prodotti sono più numerosi, nell’ordine delle centinaia, con la manifattura 3D si può creare uno stampo in uno speciale polimero resistente alle alte temperature, da inserire poi in una pressa per lo stampaggio tradizionale al posto di quello in metallo.

Solo per dare quale grossolano numero, se si tratta di stampare 200 prodotti finiti, uno stampo tradizionale costa 2.000 euro e servono un paio di settimane per costruirlo, mentre uno in 3D costa 300 euro e in una notte è pronto. Nello stesso modo, la stampa 3D è utile per un’azienda anche soltanto per creare prototipi per prove di resistenza o solo estetici del prodotto che poi verrà fabbricato con procedimenti tradizionali. In questo caso il vantaggio è rappresentato dall’accorciamento del time to market, ovvero il tempo necessario per trasformare un progetto in un prodotto disponibile sul mercato.

L’attrezzatura giusta

 

Il clamore mediatico che ha visto protagonista la stampa 3D negli ultimi anni ha rischiato di mettere macchine, materiali e tecnologie sullo stesso livello. Il comparto oggi è rappresentato da macchine il cui prezzo parte da poche centinaia di euro fino a superare il milione e mezzo. Al netto dei tanti nuovi produttori di modelli basati soprattutto sulla tecnologia FDM e adatti soprattutto alle esigenze di professionisti e artigiani, i costruttori di stampanti 3D di fascia industriale di rilevanza internazionale o comunque presenti in Italia con una sede propria o un distributore non sono numerosi. In parecchi casi hanno però una gamma di sistemi vasta, in grado di coprire la maggior parte delle esigenze delle manifatture con macchine in grado di creare pezzi in metallo e polimeri, ma anche stampi in plastica o addirittura in sabbia per colate.
Non è facile scegliere il sistema giusto, perché il risultato finale varia sia in base al materiale impiegato sia alla tecnologia adottata. Sono però le tecnologie che guidano i primi passi di un percorso di scelta, perché hanno delle caratteristiche peculiari che non cambiano molto da produttore a produttore e da sistema a sistema. La stereolitografia, per fare un esempio, consente di fare pezzi ad altissima definizione che però sono più fragili di quelli ottenuti con la sinterizzazione laser selettiva. Sono quindi perfetti per prototipi estetici o per verifiche dimensionali, ma non per prodotti definitivi e nemmeno per fare test di resistenza meccanica per i quali al contrario la sinterizzazione è ottimale. Per chi vuole ottenere prodotti in grado di resistere a temperature altissime c’è invece la stampa 3D di metalli e anche qui sono disponibili tecnologie diverse che, a seconda dei casi, privilegiano l’aspetto estetico del prodotto oppure la produttività.

Una volta individuata la tecnologia più opportuna si può entrare nei dettagli dell’offerta relativa dei singoli produttori, tenendo presente che i sistemi di stampa 3D nella quasi totalità dei casi non sono scalabili. E’ quindi importante individuare sin dall’inizio, oltre alla tecnologia adottata, quali sono le misure massime dei pezzi stampabili, la risoluzione, i materiali disponibili (anche impiegabili contemporaneamente in un’unica sessione di stampa) e la velocità. Spesso i prezzi triplicano o quadruplicano solo in base all’area di stampa o alla produttività e non alla qualità finale del manufatto.

Le tecnologie in campo

 

Alla base della stampante 3D industriale ci sono numerose tecnologie. A volte sono radicalmente diverse, mentre in certi casi differiscono solo per piccoli dettagli.

 

DMP Direct Metal Printing

Sviluppata da 3D Systems, consente di impiegare polveri di acciaio, alluminio, titanio e cromo cobalto in particelle di dimensioni particolarmente ridotte. Si possono così ottenere parti metalliche dente e ben definite, adatte per prodotti definitivi e per prototipi funzionali in vari ambiti, dalla gioielleria alla manifattura additiva di livello industriale, passando per applicazione nel comparto dentale. Come per la normale sinterizzazione dei metalli usata in altri processi, il calore che permette di solidificare le polveri strato su strato proviene da un laser con potenze da 50 a 500 W.

Stampanti 3D per la produzione DMP: ProX 320, ProX 300, ProX 200, ProX 100

MJP Multijet Printing

 

Tecnologia sviluppata da 3D Systems, l’unico produttore a proporla nelle sue macchine della famiglia Projet. Testine simili a quelle delle stampanti a getto di inchiostro “spruzzano” strato dopo strato una resina termoplastica simile alla cera che viene solidificata tramite raggi ultravioletti. Il suo vantaggio principale è rappresentato dall’unire una buona velocità di realizzazione con un’eccellente risoluzione. Sono sistemi di stampa adatti per produrre piccole tirature di pezzi finali, prototipi, modelli per stampi in silicone o stampi per microfusione a cera persa. Alcuni materiali sono in grado di resistere anche a temperature molto alte.

Stampanti 3D per la produzione MJP: ProJet 3600, ProJet 5500, ProJet 2500, ProJet 6000 SD, ProJet 7000 SD

SLA Stereolitografia

 

Decana tra le tecnologie di stampa 3D, è stata inventata nel 1980 da Chuck Hull (al secolo Charles W. Hull, che poi ha fondato 3D Systems). Si basa sulla polimerizzazione di una resina, inserita in forma liquida in un’apposita vaschetta, tramite luce ultravioletta. Si possono realizzare oggetti con un elevatissimo livello di dettaglio. Un tempo il limite principale di questa tecnologia era rappresentato dalla fragilità dei modelli, ma con i nuovi materiali questo difetto è stato in parte ridotto. E’ comunque più adatta per prototipi estetici che per oggetti funzionali.

Stampanti 3D SLA: ProJet 6000 HD, ProJet 7000 HD, ProX 800, ProX 950, Form 1+, Form 2

SLS Sinterizzazione laser selettiva

 

Messa a punto da Carl R. Deckard dell’Università del Texas con il supporto della Darpa (Agenzia governativa americana che sviluppa nuove tecnologie per uso militare), fa uso di un laser per sinterizzare (solidificare) polveri di diversi materiali, dagli elastomeri al nylon. Si possono impiegare vari tipi di materie prime, anche in grado di restituire elevate rese meccaniche e termiche, per costruire oggetti ben definiti e resistenti. Oltre che per la produzione diretta viene usata spesso per creare prototipi strutturali, per verifiche di montaggio, per test di ingombro e di forma.

 

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