La stampa 3D è una tecnologia in rapido sviluppo attualmente riconosciuta come il futuro della produzione di piccole serie.
Tuttavia, non è sempre stato così ottimistico. Quando la stampa 3D è apparsa diversi decenni fa, era trattata come una curiosità piuttosto impressionante ma lenta che non avrebbe trovato applicazioni reali. A volte veniva utilizzata per la progettazione e la prototipazione, ma non era mai destinata a diventare uno dei metodi di produzione di base.
Tuttavia, coloro che non prevedevano bene per le stampanti 3D non potevano essere più in errore. Negli ultimi 10 anni, la tecnologia di stampa 3D - anche in metallo - si è sviluppata al punto da attirare molti produttori leader e sta trovando applicazioni in aree sempre nuove dell'industria.
Stampanti 3D in Metallo
Negli ultimi anni, c'è stato un forte aumento sia dell'offerta che della domanda di stampanti 3D in metallo. I produttori stanno costantemente introducendo nuove soluzioni per la produzione additiva per metalli, che sono più veloci, più facili da usare e più efficienti, oltre a consentire l'uso di un maggior numero di metalli diversi.
Per questo motivo, un numero crescente di aziende sta utilizzando tecnologie di stampa 3D in metallo per produrre parti e prototipi in metallo, beneficiando anche della maggiore libertà di progettazione derivante dalla stessa idea di stampa additiva. Le stampanti 3D in metallo sono attualmente utilizzate in vari settori, come l'aerospaziale, l'aviazione, l'automotive, i dispositivi medici, l'utensileria e oltre.
Stampa 3D
La stampa 3D, nota anche come tecnologia additiva, è il processo di creazione di un oggetto tridimensionale da zero, strato dopo strato. Di solito inizia con un modello digitale tridimensionale della parte, che viene digitalmente "affettato" dal software in molti strati molto sottili, dove lo spessore degli strati dipende dalla forma del prodotto e dal tipo di materiale utilizzato.
Successivamente, la materia prima, solitamente sotto forma di polvere o granuli, viene caricata nella stampante. Il materiale più popolare è ovviamente la plastica, ma vengono utilizzati sempre più anche metalli come alluminio, titanio, acciaio per utensili e inossidabile, nichel, rame, bronzo, cobalto e metalli preziosi (oro, argento, platino). La materia prima viene riscaldata fino alla temperatura di fusione e applicata dalla macchina sulla superficie di lavoro, strato dopo strato, fino a quando l'intero prodotto è stampato.
Stampa 3D in Metallo
Quando guardiamo al crescente numero di applicazioni industriali e commerciali della tecnologia additiva, la stampa 3D in metallo è sempre in prima linea. È una delle tecnologie di produzione in più rapida crescita. Può ora essere utilizzata in combinazione con altre tecniche per la prototipazione e la produzione di piccole serie. In alcuni casi, la qualità degli oggetti in metallo stampati in 3D e l'efficienza di stampa sono già paragonabili, o addirittura superiori, alle tecnologie tradizionali.
La stampa 3D in metallo viene utilizzata nella prototipazione e nella produzione di piccole serie nell'industria spaziale, nell'aviazione, nell'industria automobilistica, nell'ingegneria e nella produzione di sistemi medici e di laboratorio.
Come Funziona la Stampa 3D in Metallo?
La stampa 3D in metallo è un termine ampio per una famiglia di diverse tecnologie. In parole semplici, qualsiasi tecnologia di produzione che consente la creazione di oggetti in metallo strato dopo strato attraverso la fusione, la saldatura o la sinterizzazione può essere chiamata un processo di stampa 3D in metallo. Ci sono davvero molte soluzioni che consentono la stampa in metallo, ma vale la pena - come sempre - conoscere quelle più comunemente utilizzate.
Tecnologie di Base per la Stampa 3D
Tre tecnologie principali sono utilizzate nella stampa 3D in metallo:
- DMLS (Direct Metal Laser Sintering)
- SLM (Selective Laser Melting)
- EBM (Electron Beam Melting)
Stampa 3D DMLS
Direct Metal Laser Sintering o DMLS è il metodo più popolare di stampa 3D in metallo. Il laser viene utilizzato per sinterizzare la polvere di metallo, strato dopo strato, per creare la parte stampata.
I materiali utilizzati in questa tecnica di stampa includono un'ampia gamma di leghe metalliche, come acciaio maraging, alluminio, leghe di nichel-cromo Inconel 625, leghe di cobalto-cromo e titanio.
La tecnica DMLS viene utilizzata per creare prototipi e parti di macchine. Può essere utilizzata per produrre elementi con sottosquadri, rientranze e vari angoli di inclinazione. Questi includono dispositivi medici, strumenti, prototipi e utensili.
Stampa 3D SLM
Selective Laser Melting o SLM, come suggerisce il nome, comporta la fusione del materiale. La stampa 3D avviene in un ambiente di gas inerte. Per questo motivo, la qualità della stampa 3D SLM è molto vicina alla qualità dei pezzi fabbricati con metodi di fusione o forgiatura.
Gli oggetti realizzati con la tecnologia di stampa 3D SLM sono molto resistenti. Per questo motivo, questa tecnologia può essere utilizzata per produrre parti meccaniche, come eliche e ingranaggi, nonché prodotti utilizzati nelle industrie automobilistica, medica e aeronautica.
Stampa 3D EBM
La tecnica Electron Beam Melting o EBM è simile alla stampa SLM, ma utilizza un fascio di elettroni invece di un laser. Questa tecnologia è più veloce e più precisa della stampa assistita da laser, e i prodotti stampati con essa sono generalmente più resistenti delle parti ottenute in altri processi di stampa in metallo.
Il metodo EBM viene utilizzato principalmente per la produzione di oggetti in titanio e cobalto e include parti e componenti per aerei, navette spaziali, razzi e motori.
Vantaggi della Stampa 3D in Metallo
Un grande vantaggio della stampa 3D in metallo è la libertà di progettazione. La stampa 3D offre ai produttori la capacità di produrre elementi con estrema complessità geometrica che o non possono essere realizzati o sono molto difficili da realizzare utilizzando tecniche di lavorazione tradizionali.
Rifiuti minimi: nella maggior parte dei casi, l'unico materiale necessario per stampare un prodotto è quello utilizzato nel prodotto finito. Inoltre, non c'è praticamente nessun materiale in eccesso, e qualsiasi residuo può essere riutilizzato o riciclato. Questo ovviamente significa un costo inferiore del processo di produzione.
Produzione in un unico passaggio: durante il processo di stampa 3D, la macchina funziona automaticamente, senza supervisione dell'operatore. Ciò significa che un operatore può gestire contemporaneamente più stampanti, il che consente di ridurre i costi di manodopera. Viene ridotta anche la dipendenza da altri processi di produzione tradizionali, come taglio, fresatura e saldatura, perché l'intero processo di produzione avviene in una sola macchina.
Inoltre, le stampanti 3D in metallo sono molto più piccole della maggior parte delle macchine CNC avanzate, il che significa che occupano meno spazio nella sala di produzione. Consentono anche di abbreviare il tempo del processo di produzione.
Inoltre, la stampa 3D in metallo:
- Consente una produzione più rapida di parti complesse rispetto ai metodi di produzione tradizionali.
- La stampa 3D in metallo è più economica delle tecniche tradizionali
- A seconda della tecnologia scelta, la stampa 3D in metallo consente la produzione precisa di oggetti con geometria molto complessa.
- Anche nel caso di progetti molto complessi, si ottengono parti di resistenza estremamente elevata. Questo è uno dei motivi per cui i componenti stampati in 3D sono molto richiesti nelle industrie dell'aviazione, aerospaziale e militare.
- La stampa 3D in metallo non genera rifiuti di materiale, a differenza dei metodi di produzione tradizionali.
In breve, la stampa 3D in metallo è una tecnica ideale per creare parti complesse che sono difficili da produrre utilizzando tecnologie tradizionali o quando tale produzione sarebbe inefficiente.
Il Futuro della Stampa 3D
In futuro, molti "svantaggi" della stampa 3D saranno ridotti al minimo o completamente eliminati man mano che la tecnologia diventa più diffusa. E poiché i progettisti non restano inattivi e le innovazioni appaiono come funghi dopo la pioggia, anche il costo delle stampanti 3D stesse diminuirà.
Le nuove stampanti saranno anche in grado di utilizzare più tipi di materiali e diventare più veloci. Pertanto, i progetti che attualmente richiedono giorni per essere completati saranno terminati in poche ore o addirittura minuti.
Nei prossimi anni, la stampa 3D continuerà a evolversi e a cambiare il panorama della produzione. Formerà la base per la produzione personalizzata e di piccole serie. Sarà utilizzata anche nella produzione di massa in molti settori, come l'automotive, l'aviazione, la sanità e oltre.