Additive manufacturing e finitura superficiale

Come ormai sappiamo dalla enorme letturatura prodotta sulla tecnologia addittiva e la prototipazione con stampa 3D, la finitura superficiale rappresenta il principale “tallone d’Achille” per questa tecnoclogia.
Possiamo distinguere tre diversi processi di finitura superficiale dei componenti meccanici ottenuti con l’ additive manufacturing:

1. processo meccanico
2. processo termico
3. processo elettro-chimico

Di seguito vedremo l’efficacia e l’impatto delle diverse tecniche di finitura meccanica su componenti ottenuti con la tecnica del additive manufacturing.

Additive manufacturing finishing

Nei processi convenzionali di formatura (come lo stampaggio, la fusione e la pressofusione), le tecniche di finitura per asportazione come la lavorazione meccanica, la sabbiatura, la granigliatura e burattatura sono stati ampiamente utilizzati per migliorare la precisione dimensionale e la qualità superficiale.

Questi processi sono stati estesi anche al processo di additive manufacturing in modo da soddisfare e migliorare il livello di qualità superficiale, come ad esempio poter ottenere rugosità superficiali anche inferiori a 0.8μm.

Tornitura a CNC

La tornitura-rettifica a CNC di parti meccaniche in AISI 316 e acciai al carbonio su particolari metallici ottenuti con tecniche di fusione selettiva al laser, ha permesso di ottenere rugosità superficiali Ra ~ 0.4μm. Test condotti hanno dimostrato che la finitura dei pezzi ottenuti con additive manufacturing ha avuto effetti limitati sulla sollecitazione a fatica.

Fresatura ad alta velocità CNC

La fresatura ad alta velocità utilizzata per finire superficialmente parti in alluminio realizzati con additive manufacturing, è risultata molto favorevole e ha permesso di ottenere rugosità superficiale e ondulazione molto buone. Tuttavia, rispetto ad altri processi ad asportazione, l’alta velocità ha introdotto elevate tensioni residue nella superficie finita del metallo.

Sabbiatura con graniglia (es. corindone)

La sabbiatura con graniglia, come il corindone, è normalmente realizzata manualmente e con un tempo di attrezzaggio molto ridotto. A seconda della geometria dei componenti, non è sempre possibile raggiungere tutte le superfici. Nelle prove con la sabbiatura a perle di vetro, il processo non è stato abbastanza aggressivo per eliminare la finitura superficiale rigata risultante dal processo di additive manufacturing.

Finitura per spazzolatura (adattiva)

La tecnica di spazzolatura può essere utilizzata per eseguire al finitura su geometrie complesse e intricate che di solito rappresentano una difficile esecuzione per la rettifica convenzionale. Utilizzando utensili abrasivi di diversa granulomentria e composizione, è stato possibile ottere rugosità superficiale (Ra) di ~ 10 nm attraverso un processo in 3 fasi e variando anche il tipo di pasta abrasiva utilizzata. Questa tecnica è indicata per particolari ove la geometria (curvilinea) e l’estetica sono preponderanti.