Cos’è la fabbricazione additiva e come rivoluziona la prototipazione rapida

Cos’è la fabbricazione additiva e come rivoluziona la prototipazione rapida

La stampa 3D è una tecnologia in continua evoluzione che offre nuove opportunità per la produzione di oggetti e componenti. I progressi compiuti in termini di efficienza produttiva hanno reso la stampa 3D un’alternativa ai metodi di produzione tradizionali. Questa tecnologia infatti è salita agli onori della cronaca già da un decennio, ma in un primo momento aveva deluso le aspettative rispetto all’effettiva applicabilità. Dopo diversi passi in avanti la situazione è decisamente cambiata e oggi è impossibile lavorare in determinati settori senza tenere minimamente in considerazione l’utilizzo della produzione additiva.

Che cos’è la produzione additiva?

La manifattura additiva è un processo che permette di creare un oggetto attraverso l’aggiunta di materiale. Si definisca additiva proprio per la controtendenza rispetto alle tecniche di produzione classiche che invece vanno per sottrazione, ovvero tolgono prodotto da blocchi più grandi per ottenere l’oggetto finale. Va da sé che già questo aspetto debba essere inquadrato come primo elemento di risparmio: nel processo di stampa si utilizza giusto la materia di cui necessita la lavorazione.

Le principali tecnologie al momento disponibili sono: stereolitografia, modellazione a deposizione fusa, letto di polvere. La stereolitografia consiste nell’immersione del piatto di stampa in una vasca di resina fusa, man mano che il piatto si solleva un laser va a raffreddare le parti interessate componendo l’oggetto. La modellazione a deposizione fusa invece si basa sullo scioglimento di un filamento che aggiunge gradualmente strati all’oggetto in composizione, e può essere usata anche attraverso degli stampi. Il letto di polvere invece è, appunto, un letto di polimeri su cui una sorta di scanner va a solidificare solo le parti interessate per creare oggetti estremamente complessi. Alla fine della stampa questi vengono separati dalla polvere in eccesso.

Abbinando questi metodi di lavorazione con i giusti materiali e le finiture desiderate si può realizzare un numero incalcolabile di prodotti. Di conseguenza i settori e le applicazioni di questa tecnologia sono molteplici. Eccone alcuni:

  • Mockup e Packaging
  • Maquette
  • Prototipazione rapida
  • Metal replacement (sostituzione di parti metalliche con altre stampate in polimeri)
  • Automazione industriale
  • Robotica
  • Automotive (includendo motorsport e racing)
  • Aeronautica e difesa
  • Illuminotecnica e illuminazione
  • Oil & gas (serbatoi, taniche…)
  • Medicale e dentale.

Perché la stampa 3D conviene

Abbiamo parlato dell’utilizzo parsimonioso della materia prima e della grande versatilità dello strumento, che permette di dare forma anche alle progettazioni più audaci. Andiamo ora a vedere altri due aspetti fondamentali nel definire i punti di forza di questa tecnologia.

I tempi di produzione

Il tempo impiegato per un ciclo di stampa in 3D dipende ovviamente dalla potenza e dal funzionamento del macchinario utilizzato. Stereolitografia e modellazione a deposizione fusa, che spesso troviamo citate sotto le sigle SLA ed FFF, sono processi più lenti rispetto a quelli realizzati con letto di polvere, MJF. D’altronde anche le macchine utilizzate per i rispettivi procedimenti hanno prestazioni e costi differenti. Le più “popolari” sono le stampanti per SLA ed FFF, che per spazio di ingombro e prezzo di mercato hanno un target che va dal singolo maker all’azienda medio-grande. Discorso diverso per le Multi Jet Fusion dell’HP, il macchinario più performante che utilizza il letto di polimeri: costa mezzo milione di euro e ha bisogno di un ambiente adeguato con un buon riciclo dell’aria. Va da sé che i tempi di stampa siano impressionanti: un ciclo di 12 ore per realizzare tutti gli oggetti contenibili in un nest di circa 40cmX40cm.

Il nest è un cestello che viene caricato con il materiale polimerico, il cuore del ciclo produttivo realizzato dalla macchina. La SLA risulta tecnologia più lenta, adatta soprattutto a piccole prototipazioni con livelli di precisione molto alti. La FFF è meno precisa ma più adatta alla produzione in serie.

La produzione in serie

Il limite della stampa 3D è la produzione in serie, considerato che per produrre milioni di copie dello stesso oggetto è ancora conveniente la tecnica tradizionale. Gli attuali service di stampa 3D, con modelli B2B e B2C, sono pensate per lavorare più di fino. In alcune è addirittura possibile arrivare con un’idea, essere sostenuti nella progettazione e realizzazione finale di un file CAD, stampare un numero indefinito di prototipi e successivamente un tiratura media a costo contenuto. Quindi, e qui sta il vantaggio, il costo di un oggetto è lo stesso moltiplicato per il numero di quelli che si vogliono stampare. Nella produzione in serie tradizionale produrre una singola unità è costoso, perché il prezzo si abbassa con la quantità di oggetti prodotti. Con la produzione additiva la linea del costo resta piatta, per questo conviene a chi cerca un prototipo, un mockup per una fiera, ma anche all’azienda automobilistica che vuole sostituire una vite in ferro con un’altra stampata in carbon PA.

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