Stampa 3D e additive manufacturing in pillole

Come la stampa 3D e la prototipazione addittiva in generale possa trasformare l’industria, sicuramente abbiamo mille concetti in testa, non è difficile imbattersi in rete in uno dei molti dibattiti-discussioni su questo tema. I concetti e le opinioni che circolano intorno al tema della stampa 3D sono essenziali ma è bene comprenderne i vari aspetti. Vediamo di dare una breve risposta alla domanda: ma cosa è realmente la stampa 3D e quali sono (ora) le reali potenzialità ?

Stampa 3D – additive manufacturing

Tipicamente, i prototipi ottenuti con la tecnica di fabbricazione tradizionale, ovvero con procedimento per asportazione di truciolo, si inizia con un pezzo di materiale e viene successivamente lavorato/asportato l’eccesso e questo vale sia per un foglio di lamiera con la tranciatura o con una barra di metallo/blocco con la tornitura/fresatura meccanica CNC.
La stampa 3D opera invece per apporto di materiale: si inizia con niente (o miscele gassose) per poi aggiungere/fondere il materiale in forma specifica fino ad avere il prodotto desiderato.

Vi sono diverse tipologie di macchine ma di base la stampante 3D è costituita da un estrusore, attraverso la quale il materiale riscaldato viene trasferito ad una piattaforma sottostante. Il punto dell’estrusore farà una serie di passaggi, aggiungendo strato su strato fino a quando l’oggetto viene creato. Ogni passaggio o layer è un’immagine dell’oggetto con uno specifico spessore, e questo fattore indica già una grossa differenza sulla finitura superficiale ottenibile: la stampa 3D è soggetta ad avere superfici verticali ottenute dai diversi strati con una rugosità molto alta e di gran lunga peggiore di quella che, anche con lavorazioni grossolane, è ottenibile con le lavorazioni per asportazione.

Attualmente vi è un livello altissimo di aspettativa da questa tecnologia. Mentre molti canali e media tradizionali guardano alla stampa 3D come la tecnologia che può fare di tutto, altra cosa è invece quello che la rende veramente utile e tale da rendere necessario un chiarimento molto urgente in questo momento. E’ verosimile temere che, in caso contrario, una diffusa delusione causata dalle limitazioni di questa tecnologia possa causare una costosa reazione nei confronti dell’industria specializzata in questo settore.

Altro aspetto da sottovalutare è il costo delle materie prime. Essendo delle materie prime di alta qualità, il loro costo è esorbitante, nonchè il tempo necessario per stampare i prodotti, è molto lungo. Questi due fattori rendono la stampa 3D di fatto inconfrontabile con una azienda dedicata alla produzione di massa. Senza economie di scala, la spesa per creare articoli sfusi è troppo elevata. Unico fattore positivo è dato dalla possibilità di poter decidere forme e geometrie altrimenti introvabili in commercio: ma a quale costo ? Saremo disposti a spendere 20 o 50 volte il costo di un bicchiere di plastica solo perchè ha una forma disegnata da noi ?

Quindi l’idea di produzione con stampa 3D sia una valida alternativa ai processi sottrattivi è falsa. Per la maggior parte dei consumatori, andare in un negozio e acquistare un prodotto di massa sarà più veloce, più semplice e più economico rispetto alla stampa 3D fatta in casa.

Quindi quale potrà essere il futuro della stampa 3D ? E’ molto più probabile che prodotti costruiti su ordinazione, come il prototipo di una nuova idea o un particolare che ha bisogno di essere completamente personalizzato – come gli articoli medicali – possono essere i più indicati per questa tecnologia.

Prototipazione CNC online : elettroerosione a filo – p.1

Il caso che vi presentiamo in questa newsletter, riguarda una efficace sinergia ottenuta con la prototipazione CNC online e l’elettroerosione filo: esamineremo un particolare in alluminio che apparentemente poteva sembrare semplice. Quando ci è stato sottoposto dal cliente per verificare fattibilità e costi, ci siamo resi conto che poneva tolleranze molto strette, essendo un componente di elevata precisione, impegato in un sofisticato sistema di misura al laser.

Prototipazione CNC online e elettroerosione filo

Se osservate la slide qui sotto, sono evidenziate delle misure e delle tolleranze sicuramente non comuni e legate a geometrie del pezzo anche molto critiche per poter essere misurate una volta realizzato.

prototipazione CNC elettroerosione filo

Nella fase di analisi del progetto da realizzare, ci siamo posti subito l’obiettivo primario da raggiungere: poter garantire le misure e le tolleranze “a occhi chiusi”, ovvero utilizzando tecnologie che ci permettessero di arrivare al risultato voluto senza incertezze. D’accordo, ma come ? Utilizzare un centro a di frestura CNC a 5 assi o … ottimizzare le geometrie richieste con una tecnologia idonea?

Nella fattispecie, i tagli longitudinali del pezzo ben si prestavano a completare il pezzo con l’elettroerosione a filo!
Ma come funziona e quali sono i reali vantaggi/svantaggi di questa tecnologia ?

Elettroerosione a filo: breve introduzione sulla tecnologia e alle caratteristiche

L’elettroerosione è una tecnologia di lavorazione che utilizza le capacità erosive delle scariche elettriche e perciò è utilizzabile solo su buoni conduttori, come alluminio, rame e acciaio.

Wire EDM

L’azione di lavorazione (taglio) si attua avvicinando l’utensile ( un elettrodo a filo in lega speciale) al materiale da lavorare, il tutto in un ambiente riempito da un liquido apposito. Vengono generate delle scariche a intervalli e intensità definte in modo da creare erosione per fusione delle microparticelle di materiale tra elettrodo (filo) e il pezzo. Man mano che il pezzo viene eroso, l’elettrodo viene fatto avanzare, fino al completamento della lavorazione. Questo avanzamento è piuttosto lento ma permette di avere una buona superficie di taglio e, soprattutto, precisione centesimale senza creare tensioni sul metallo come avviene con l’asportazione di truciolo. In condizioni di geometrie particolari, spigoli interni vivi e precisione elevata, l’elettroerosione a filo rappresenta un’ottima alternativa all’asportazione di truciolo tradizionale.

Adottando questa soluzione, ci ha permesso di ottenere la geometria richiesta (nelle parti più critiche) senza asportazione e con assoluta precisione, ampiamente compensata dalla necessità di dover riprendere il pezzo in due fasi.

 

Risultato: il Cliente è stato ampiamente soddisfatto del risultato ottenuto per il suo prototipo cnc, sia in termini di qualità ma anche per la rapidità della consegna, effettuata in soli 7 gg dall’ordine !