Benvenuto a questa breve introduzione alla stampa 3D. Qui vi spiegheremo brevemente le diverse tecniche di produzione che esistono attualmente sul mercato. Non faremo un grande approfondimento su queste tecniche, ci soffermeremo di piu’ sulla tecnica additiva (o piu’ semplicemente stampa 3D), ma questo lo vedremo nei prossimi articoli.
Quando realizziamo un prodotto, sia per la produzione in serie che per la prototipazione, disponiamo di un’ampia gamma di possibilità. La scelta del metodo di produzione è spesso la considerazione più importante quando si progettano parti per la produzione.
Il progetto da produrre può essere realizzato attraverso una serie di tecniche di produzione, ciascuna con i suoi vantaggi e svantaggi.
Il nostro scopo in questa introduzione alla stampa 3D è identificare la posizione della stampa 3D come metodo di produzione rispetto ai processi più tradizionali come CNC (controllo numerico computerizzato), stampaggio a iniezione e fusione.
Indice dei contenuti
Tecniche di fabbricazione
La maggioranza delle tecniche di fabbricazione esistenti si possono classificare all’interno di tre gruppi principali. Si possono definire così:
- Formativa
- Sottrattiva
- Additiva
Fabbricazione Formativa
È la tecnica di produzione più adatta per un volume elevato di parti. La produzione è molto veloce e ad un basso costo per pezzo. D’altra parte, richiede un grande investimento in strumenti (stampi).
All’interno di questa categoria potremmo includere tecniche come stampi ad iniezione, fusione, stampaggio e forgiatura. Tipicamente in questi processi, il materiale con la forma desiderata viene creato utilizzando pressione e calore.
Il materiale fuso viene depositato all’interno di uno stampo (nel caso di iniezione o fusione) oppure pressato e stirato fino alla forma desiderata (nel caso di stampaggio o forgiatura).
Questi tipi di tecniche producono pezzi in materiali molto diversi, come metalli e plastiche di tutti i tipi. Per una grande produzione di parti, la produzione formativa non ha rivali in termini di costi, poiché sebbene gli stampi siano costosi, le parti stesse sono molto economiche.
La limitazione o il problema più grande con questo tipo di produzione risiede nello stampo stesso. Questo strumento è spesso eccessivamente costoso e difficile da produrre. Ciò porta a tempi di consegna più lunghi e ritarda i tempi di produzione, essendo utilizzato solo per lunghe serie di produzione.
Fabbricazione sottrattiva
È una tecnica di lavorazione a metà tra la formativa e la sottrattiva. È particolarmente adatto per geometrie semplici, per produrre in medi e bassi volumi. In genere le parti sono realizzate con materiali funzionali (come il metallo)
In questo tipo di tecnica si parte da un blocco di materiale solido dove utilizzeremo strumenti da taglio per eliminare il materiale rimanente e ottenere la forma finale. Alcuni esempi di questa tecnica sono le operazioni di fresatura CNC, torni e foratura.
Uno dei vantaggi di questa tecnica è la produzione di pezzi molto precisi con un’eccellente finitura superficiale. Praticamente tutti i materiali possono essere lavorati in qualche modo.
Per la maggior parte dei progetti e disegni, questa tecnica di produzione è il metodo di produzione più conveniente. Tuttavia è limitato da una serie di fattori. Molti progetti richiedono la produzione assistita da computer (CAM) per tracciare i percorsi degli utensili e rimuovere in modo efficiente il materiale in eccesso. Tutto ciò aggiunge tempo e costi al processo complessivo.
È necessario considerare anche l’accesso all’utensile quando si progettano parti per la produzione sottrattiva, poiché l’utensile da taglio deve essere in grado di raggiungere tutte le superfici necessarie per rimuovere il materiale in eccesso.
Alcune macchine CNC hanno 5 assi ed eliminano alcune di queste restrizioni, ma altre parti complesse devono essere riorientate durante il processo di lavorazione (una o più volte). Ciò aumenterà notevolmente i costi e i tempi di consegna.
Fabbricazione additiva
Si potrebbe affermare che è la tecnica di lavorazione più adatta per volumi molto piccoli (pochi e semplici pezzi). Questa tecnica consente di realizzare progetti complessi che la produzione formativa o sottrattiva non sarebbe in grado di produrre, o quando è necessario un singolo prototipo.
In questo processo, depositiamo il materiale strato dopo strato per produrre la parte desiderata. Queste parti possono essere prodotte praticamente in qualsiasi geometria. Ciò conferisce alla stampa 3D una delle sue migliori caratteristiche rispetto ad altri processi di produzione esistenti.
Inoltre, la stampa 3D non richiede strumenti eccessivamente costosi, consentendo di iniziare a produrre con un esborso finanziario minimo.
Esiste una vasta gamma di tecnologie di stampa 3D, tutte con i loro limiti e, ovviamente, i loro vantaggi. E, naturalmente, tutti possono stampare un’ampia varietà di materiali.
Il vantaggio più grande in questo tipo di produzione è la rapida creazione e verifica di qualsiasi prototipo, nonché di parti di produzione in piccoli volumi. Il suo più grande svantaggio è probabilmente l’incapacità di produrre le stesse parti o prototipi in materiali equivalenti a quelli delle tecniche sottrattive o formative.
La maggior parte delle parti prodotte dalla stampa 3D non sono completamente dense e solitamente presentano una percentuale di riempimento. Un altro tipo di limitazione da tenere in considerazione è la ripetitività, spesso le parti possono presentare leggere variazioni dovute al raffreddamento differenziale o alla deformazione.
Da segnalare infine che la produzione dei pezzi è piuttosto lenta. Ciò significa che per le grandi serie non è considerato un processo di produzione ottimale, a meno che non sia disponibile un gran numero di stampanti 3D, chiamata fattoria di stampa 3D.
Spero che questa introduzione alla stampa 3D ti aiuti a identificare i diversi processi esistenti.
Se vuoi approfondire le tecnologie additive ti consiglio di leggere il nostro articolo dedicato alle tecnologie di stampa 3D. Lì descriviamo in dettaglio i diversi processi esistenti sul mercato e le loro principali caratteristiche.
