Tecnologie di stampa 3D di livello industriale – quale scegliere e perché

 

1    Stampa 3D industriale

La stampa 3D, o più tecnicamente produzione additiva, realizza in tempi ridotti oggetti prima addirittura impensabili a causa di geometrie troppo complesse o costose per i sistemi tradizionali. Questo ha creato nuove opportunità che molte aziende italiane produttrici sono state brave a cogliere, fino a farle divenire un competitor serio per i big del settore in settori strategici come la meccanica (progettazione/realizzazione di prodotti), il campo ortopedico ed odontoiatrico (protesi), l’oreficeria (produzione di gioielli grezzi poi raffinati dall’orefice), il settore calzaturiero (produzione di forme), persino gli studi professionali (produzione di plastici e prototipi).
Come funziona: In pratica il pezzo viene costruito a partire da un disegno CAD/3D, apportando materiale nei punti che costituiscono l’oggetto da costruire, strato dopo strato, orizzontalmente, in maniera non dissimile da una normale stampante ad inchiostro su carta.

 

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Le principali differenze tra le tecniche al momento presenti sul mercato dei polimeri sono relative a:

  • Dimensioni di stampa
  • Accuratezza dimensionale del pezzo stampato
  • Caratteristiche dei materiali utilizzabili
  • Costo delle macchine

 

2    FDM

La tecnologia più diffusa è la FDM (Fused Deposition Modelling), anche detta FFF (Fused Filament Fabbrication). L’oggetto viene stampato tramite successive sovrapposizioni di strati di materiale termoplastico, deposto da un estrusore che viene traslato sui 3 assi, creando oggetti grandi fino al metro – fra non molto fino ai 3 metri – di lato. Il limite dimensionale è intorno al decimo di mm ma la scelta dei polimeri è molto vasta, con materiali morbidi come poliuretano, o polimeri duri come PEEK e ULTEM, stampabili anche contemporaneamente.

Le stampanti – adatte ad uso aziendale – più economiche costano meno di dieci mila euro.

 

3    MJP e PolyJet

Nelle tecnologie MultiJet Printing e PolyJet una serie di ugelli molto piccoli deposita nell’area di stampa una resina fotosensibile agli ultravioletti oppure cera da colata, quindi una lampada ad ultravioletti polimerizza queste micro gocce creando oggetti con ottima finitura superficiale e finezza di dettaglio, sia con materiali morbidi come le gomme che con materiali abbastanza duri. Il limite è una resistenza meccanica più bassa rispetto ai termoplastici.

Costo: da poco meno di cento mila euro fino a quasi un milione.

 

4    SLA

La StereoLitogrAfia, come la MJP o la PolyJet, utilizza resina fotosensibile agli UV, ma questa è alloggiata in una vaschetta trasparente in cui un laser UV crea l’oggetto, con grandissima finezza ma scarsa resistenza meccanica. Il costo è paragonabile alle MJP o Polyjet a parità di volume di stampa.

 

5    SLS

Selective Laser Sintering, ovvero sinterizzazione di polveri tramite laser.

Un laser fonde la parte superficiale di granuli di polvere (di diametro dai 20 ai 50 micron) facendo sì che essi si saldino tra loro per creare oggetti con dimensioni fino a 50 cm di lato, sia in gomma morbida che in materiali molto duri come il nylon, puro o combinato con fibre di vetro e carbonio. Le caratteristiche meccaniche, e di resistenza alle alte temperature sono molto elevate. Le macchine partono da quasi cento mila euro e arrivano a qualche centinaia.

 

6    Materiali compositi

La stampa 3D si sta rivelando un inaspettato protagonista perché abbatte i tempi e i costi di realizzazione degli stampi, creando in maniera economica anime e supporti in materiali solubili e facilitando il lavoro.

Info specifiche su www.futechsrl.it/compositi

 

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Le potenzialità offerte dalla produzione additiva

Lo scenario attuale della produzione additiva

Le potenzialità offerte dalla produzione additiva con l’esplosione delle possibili applicazioni sono giunte all’opinione pubblica creando grande interesse e fermento di attività intorno a tale tecnologia.

È opinione diffusa che esse rappresentino il fondamento della quarta rivoluzione industriale. Avranno come effetto un cambio radicale nel modo di progettare e di produrre oggetti.

I metodi classici di lavorazione meccanica verranno in parte sostituiti, ed in parte affiancati in modo complementare, dalla produzione additiva con vantaggi sia nella ingegnerizzazione di prodotto che nella produzione.

Le tecnologie additive al momento non hanno sufficiente maturità per sostituire completamente i metodi attuali di produzione, né probabilmente si arriverà mai a tale compenetrazione nel mondo industriale, ma sicuramente nell’immediato futuro già se ne vedranno gli effetti.

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Le aziende dovranno trovare la giusta combinazione di utilizzo tra produzione additiva e lavorazioni classiche in base alle proprie esigenze.

La tecnica ha, come sua caratteristica principale, quella di permettere di realizzare oggetti complessi in tempi ridotti o che prima non era possibile realizzare.

L’utilizzo della produzione additiva si sta diffondendo nel mondo dell’industria (progettazione/realizzazione di nuovi prodotti o sviluppo di quelli esistenti), in campo ortopedico ed odontoiatrico (protesi), oreficeria (produzione di gioielli grezzi che poi vengono raffinati dall’orefice), calzaturiero (produzione di forme), studi professionali (produzione di plastici e prototipi) e molti altri.

I vantaggi che si riscontrano nell’utilizzo di tale tecnica sono principalmente:

• Riduzione dei costi per piccole serie e prodotti personalizzati;
• Tempo zero di passaggio dalla progettazione alla realizzazione;
• Riduzione delle scorte di magazzino;
• Superamento dei limiti associati alle tecniche di lavorazione classiche per fusione, forgiatura e successiva asportazione di truciolo. I limiti per la produzione additiva sono collegati alla tecnica di produzione utilizzata e alle dimensioni massime stampabili associate alla singola macchina;
• Facilità nella lavorazione di alcuni materiali difficili da lavorare con le tecniche standard di lavorazione meccanica.

 

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Fu.Tech. a Compotec 2016, a Carrara

 

Grande e quasi inaspettato l’interesse dei numerosi visitatori e delle aziende partecipanti al Compotec a Carrara, per il nostro stand, in cui spiegavamo a curiosi o imprenditori i vantaggi della stampa 3D e della prototipazione rapida.

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Alcune immagini dalla Fiera Compotec di Carrara 2016

Compotec, Rassegna Internazionale Compositi e Tecnologie Correlate, unico evento trade in Italia dedicato ai materiali compositi ,  un mercato cresciuto in misura significativa negli ultimi anni  e che interessa oggi vari settori di applicazione grazie allo sviluppo e la messa a punto di nuove tecnologie e grazie alle eccellenti proprietà meccaniche dei compositi in rapporto a peso, durabilità, versatilità

www.compotec.it

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SLA

SLA, ovvero lo stato dell’arte della prototipazione.

 

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