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Che cos'è la stampa 3D?

La Stampa 3D, o Manifattura Additiva, è un'insieme di tecnologie che stanno rivoluzionando l'intera industria manifatturiera: scopri la storia, le tecnologie e come può essere utilizzata dalle aziende nelle proprie supply chain.

Storia, tecnologia, utilizzi

Parti stampante in 3d in Nylon PA 12 MJF

La stampa 3D o manifattura additiva è nata negli anni '80 ed è una tecnologia per la produzione di oggetti.

Il materiale per la creazione dei pezzi viene depositato, fuso o accoppiato, tipicamente uno strato dopo l'altro.

I materiali più comunemente usati per la stampa 3D sono plastica e metallo, ma si può praticamente stampare qualsiasi cosa, dal cemento alla materia organica.

Fino a circa il 2015 le tecnologie di stampa 3D erano considerate idonee solo per la produzione di prototipi funzionali o estetici.

Oggi le qualità meccaniche ed i costi ridotti degli oggetti realizzati sono migliorati al punto che le stampanti 3D vengono utilizzate sempre più spesso per la produzione industriale di migliaia di pezzi.

Quali sono i principali vantaggi della stampa 3D?

Ha la versatilità di essere un processo di produzione rapida sia di prototipi che di pezzi su ampie tirature e permette di creare geometrie complesse altrimenti impossibili da realizzare con i tradizionali processi. Inoltre è una manifattura digitale e non richiede utensili diversi per la creazione delle parti riducendo la complessità intrinseca della procedura. Infine accorcia di molto i tempi che vanno dalla progettazione al prototipo alla produzione finale.

 

Quali sono le applicazioni pratiche della stampa 3D?

Produzione Industriale

Con la progressiva riduzione dei costi ed il miglioramento delle proprietà meccaniche ormai pressochè identiche alle tecnologie tradizionali la produzione additiva è sempre più utilizzata per la produzione di pezzi in serie.

stampa 3d-produzione industriale> scopri di più: produzione industriale con la stampa 3D: 6 casi in cui conviene

 

Creazione di Prototipi

La stampa 3D è utilizzata fin dalla sua nascita per creare rapidamente prototipi funzionali, oggetti dimostrativi e modelli estetici per presentazioni grazie a programmi e file in formato adatto allo scopo.

stampa 3D-realizzazione di prototipi> scopri di più: prototipazione con la stampa 3D: 4 cose che forse non sapevi.

 

Riduzione del peso e aumento prestazioni

I software CAD moderni possono creare un modello 3d alternativo per un oggetto già esistente ma con caratteristiche migliorate di leggerezza e prestazioni consentendo ad esempio risparmi di energia e riduzione dell'inquinamento.

stampa 3d-riduzione di peso e aumento di prestazioni

Protesi su misura


Per consentire l'osteointegrazione, i produttori utilizzano software per stampanti 3D per controllare con precisione la porosità della superficie e creare una simulazione più realistica della struttura ossea reale.

stampa 3d-protesi su misura

 

Creazione di stampi

stampi realizzate con Stampa 3D SLA in Resina High tempLa maggior parte dei prodotti in plastica oggi esistenti si ottiene con lo stampaggio a iniezione. La costruzione di stampi in metallo è però decisamente costosa e richiedere tempi decisamente lunghi. Ma per molte applicazione non è strettamente necessario che gli stampi siano realizzati in metallo e possono quindi essere realizzati con plastiche specifiche adatte ad essere stampate in 3D.

 

 

 

 

 

Quali sono i diversi processi di stampa 3D?

Le tecnologie di produzione additiva si possono dividere in 3 categorie:

1. Solidi che si sciolgono: queste tecnologie additive fondono un materiale (come ad esempio il filo di una bobina) in una nuova forma stratificandosi dopo essere stati estrusi attraverso un ugello. Nello specifico queste sono le tecnologie FFF o FDM (sostanzialmente sinonimi).

> scopri di più: materiali e tecnologie FDM

2. Liquidi che solidificano: sono resine o polimeri fotosensibili, una luce a led o un laser vengono utilizzati per solidificare uno dopo l'altro dei sottili film di resina fino ad ottenere un oggetto solido. Offre superfici molto levigate ed alta risoluzione.

> scopri di più: materiali e tecnologie stereolitografiche

3. Polveri che fondono: questa rappresenta la tecnologia più "industriale" della stampa 3D. Il materiale di base è una polvere mista ad un legante o una semplice polvere del materiale finale che fonde con il calore di un laser o di una luce. Nella sua variante MJF (multi jet fusion) produce pezzi con ottime caratteristiche meccaniche e dimensionali ed è utilizzata sia per prototipi che per produzioni in serie.

> scopri di più: materiali e tecnologie MJF

 

Quali materiali si possono stampare in 3D?

La stampa 3D è un modo rapido e economico per realizzare prototipi e parti per un'ampia gamma di applicazioni. Tuttavia, se si vogliono ottenere parti con un aspetto specifico o proprietà meccaniche e funzionali specifiche, il risultato dipenderà dal materiale scelto.

In particolare ci sono decine di materiali in plastica disponibili per la stampa 3D; fortunatamente spesso le proprietà sono ampiamente sovrapponibili ed alla fine la scelta si riduce tra pochi, versatili e sperimentati materiali.

Infatti se è vero che i materiali disponibili sono numerosi è anche vero che alla fine il 5% dei materiali più usati e sicuri rappresenta il 95% dei volumi stampati.

> scopri di più: come scegliere i materiali

> scopri di più: 4 materiali MJF, proprietà a confronto

> scopri di più: guida definitiva ai materiali FDM

 

Case history

Ursus progetta e produce componenti per biciclette da oltre 50 anni.

La sfida del nuovo manubrio Magnus H.02 era quella di realizzare un sistema di aggancio che si inserisse perfettamente su tutti i telai disponibili in commercio.

Tuttavia, visto il basso numero previsto lo stampaggio a iniezione, dati gli alti costi di produzione dello stampo, avrebbe portato a costi irragionevoli per l'utente finale.stampa 3D- case history Ursus manubrio Magnus H.02

 

> scopri di più: il caso Ursus

Le Tecnologie di Stampa 3D

Multi Jet Fusion

Tecnologia MJF

Approfondisci la tecnologia
La tecnologia Multi Jet Fusion (MJF) è una sistema di stampa 3D a letto di polvere sviluppata da HP. Questa tecnologia, al contrario della tecnologia SLS, non fa impiego di un laser per sinterizzare il materiale. All'interno del build di stampa viene depositato un letto di polvere che viene riscaldato a una temperatura fissa. Su queste polveri vengono depositati un agente di fusione dove il materiale dovrà sciogliersi e un liquido di rifinitura viene depositato sui contorni del livello, per migliorare la risoluzione delle parti. Successivamente le lampade scorrono sul livello distribuendo il calore, l'agente depositato incamera il calore e contribuisce a distribuirlo in modo uniforme. Questo processo viene ripetuto per ciascun livello: oltre a garntire un'adesione perfetta dei layer, permette di avere un tempo fisso di produzione e il conseguente abbattimento dei costi.

Fused Deposition Model

Tecnologia FDM

Approfondisci la tecnologia
La fused deposition modeling o FDM crea i componenti strato per strato tramite una deposizione di materiale discreta attraverso un ugello da 0,40 mm di diametro. La testa di stampa si muove in XY e deposita un singolo strato. Successivamente il piano di stampa, l'asse Z, si muove verso il basso e permette la deposizione dello strato successivo. Il piatto di stampa e la camera sono entrambi riscaldati e controllati in temperatura durante tutto il processo produttivo per garantire il successo della stampa e ripetibilità di processo nel tempo.

Mask Stereolitografia

Tecnologia MSLA

Approfondisci la tecnologia
La Stereolitografia mascherata (MSLA) è un processo di stampa 3D o di manifattura additiva che utilizza come materiale resine liquide sensibili ai raggi UV. Questi raggi UV vengono utilizzati per impressionare un'area selezionata (attraverso una maschera) dell'area di stampa che andrà a solidificarsi. Livello dopo livello, si andrà a realizzare l'oggetto desiderato, dal basso verso l'alto. La particolarità di questa tecnoloiga 3D è l'alto grado di definizione che si riesce a raggiungere siccome ogni livello è alto solamente 50 µm. Le resine si caratterizzano per una finitura estremamente omogenea e liscia. Infine, molte resine a livello industriale, offrono prestazioni interessanti come la Resina Tough o la Resina High Temp.

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