Additive manufacturing, la tecnologia SAF per rispondere alle necessità dei produttori di macchinari industriali

La produzione di apparecchiature industriali – che si tratti di strumentazione scientifica, di attrezzature industriali o di utensili elettrici – richiede l’impiego di molti componenti complessi e diversi per garantire che il prodotto funzioni come previsto.

Inoltre, è esigenza chiara e comune che, per quanto complessi, questi componenti garantiscano la robustezza, la coerenza, l’accuratezza e la ripetibilità necessarie per soddisfare le aspettative di prestazioni e funzionalità del prodotto. E la sfida per i produttori industriali non finisce qui, perché è altrettanto indispensabile che questi pezzi siano prodotti in modo tempestivo ed economico.

Ma quanti sono in media i “pezzi complessi” che un fabbricante di livello industriale produce? Si va dalle centinaia alle migliaia di unità all’anno. Sebbene possa sembrare una cifra considerevole, per gli standard della produzione di massa si tratta di una quantità piuttosto ridotta. Con questi volumi, se i pezzi vengono fabbricati con metodi di produzione tradizionali, l’attrezzaggio necessario comporta tempi di consegna lunghi e costi elevati, due fattori che possono compromettere seriamente qualsiasi attività produttiva.

Quando il volume dei pezzi è di queste dimensioni, a prescindere dalla complessità del progetto, l’additive manufacturing (AM) rappresenta la soluzione. Oggi, in tutto il mondo, i fabbricanti stanno riducendo in modo significativo i costi di produzione e accelerando il tempo di commercializzazione per volumi di pezzi che vanno da una singola unità a diverse migliaia, utilizzando la tecnologia AM. Inoltre, grazie all’estrema versatilità dell’AM, ogni singolo pezzo può essere personalizzato e ottimizzato, garantendo un’ulteriore riduzione dei costi.

SAF, la nuova frontiera dell’additive manufacturing

La tecnologia di fusione per assorbimento selettivo SAF di Stratasys, un nuovo metodo di fabbricazione additiva basato sull’impiego di polveri, spinge queste capacità ancora più avanti.

Utilizzando un processo di stampa e fusione in un unico passaggio, i produttori di apparecchiature industriali hanno la possibilità di produrre robusti componenti per uso finale con lo stesso livello di controllo, precisione e ripetibilità che ci si aspetta dallo stampaggio a iniezione.

In particolare per i pezzi di piccole dimensioni dalle geometrie complesse, che spesso rappresentano un problema per lo stampaggio a iniezione, la tecnologia SAF può essere sfruttata per realizzare in 3D decine di migliaia di pezzi funzionali e omogenei. Se a questo si aggiunge un costo unitario che spesso surclassa quello dello stampaggio a iniezione o della lavorazione CNC, le ragioni commerciali per il ricorso all’AM da parte dei costruttori di macchine industriali sono decisamente convincenti.

Ad esempio, effettuando test interni, abbiamo constatato che, producendo fino a 13.000 parti giranti all’anno con stampanti 3D dotate di tecnologia SAF, la fabbricazione additiva è risultata significativamente più economica rispetto allo stampaggio a iniezione. Inoltre, i tempi di commercializzazione si sono ridotti da più di 12 settimane a soli tre giorni. Per un’azienda manifatturiera che cerca di ottimizzare le proprie operazioni di produzione, si tratta di risparmi rivoluzionari.

Oltre a poter competere con i metodi di produzione tradizionali in termini di costi e tempi di consegna, le parti e i materiali AM offrono performance straordinarie anche in termini di precisione.

Di recente abbiamo avuto occasione di valutare l’accuratezza geometrica di un connettore elettrico stampato in 3D con la tecnologia SAF. I nostri test hanno dimostrato che, se ben progettate e annidate in modo efficace, alcune delle caratteristiche del connettore sono riuscite a raggiungere una coerenza di produzione di livello 6-sigma (valore CPK di 2,0 o superiore) e un valore Z UTS medio di 41,2 MPa (5982 psi), sostanzialmente senza compromettere le prestazioni meccaniche.

Allora, a cosa ci porta tutto questo? Quand’è che i costruttori di macchine industriali dovrebbero prendere in considerazione la tecnologia SAF per la produzione in serie? Per noi, il punto di forza è sicuramente rappresentato dalle applicazioni che richiedono volumi elevati di pezzi di piccole dimensioni o complessi. È qui che la tecnologia SAF può davvero aggiungere valore e stiamo già constatando come alcuni costruttori di macchine industriali ne stiano traendo un vantaggio competitivo in grado di generare profitti.

Come funziona la fusione ad assorbimento selettivo (SAF)

La tecnologia SAF impiega un HAF (High Absorption Fluid) sensibile agli infrarossi per fondere e fondere tra loro, strato per strato, particelle di polvere plastica. Utilizza la gestione della polvere Big Wave, una tecnologia proprietaria che prevede la distribuzione della polvere sul letto di stampa, dove le testine di stampa piezoelettriche di livello industriale “gittano” il fluido HAF nelle aree prescritte per creare ogni strato del pezzo. Questo strato viene poi esposto all’energia infrarossa, facendo sì che le aree con il fluido HAF si sciolgano e si fondano insieme. Il ciclo viene ripetuto strato dopo strato fino a quando i pezzi non finiscono di essere costruiti.

La tecnologia Selective Absorption Fusion offre attualmente per la produzione il materiale Stratasys High Yield PA11. Questo robusto polimero ad alte prestazioni è un materiale 100% biobased derivato dall’olio di ricino prodotto in modo sostenibile. Stratasys High Yield PA11 è adatto per la produzione di grandi volumi e offre un’elevata duttilità e resistenza agli urti, oltre a un’eccellente finitura superficiale.

© RIPRODUZIONE RISERVATA

Yann Rageul

Manufacturing Commercial Leader, EMEA e Asia, Stratasys

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