Come selezionare la giusta tecnologia di stampa 3D

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In questo articolo analizzeremo pro e contro delle tecnologie di stampa 3D al fine di identificare il metodo di produzione più adeguato per le vostre future realizzazioni.

Chi opera nel campo della prototipazione ha la possibilità di optare per tecnologie di realizzazione additive o sottrattive. La scelta della giusta tecnologia di stampa non è immediata tanto meno scontata. L’industria produttiva è molto attenta a tematiche inerenti tempi e costi di realizzazione mentre i centri di ricerca e sviluppo, valutano con attenzione gli aspetti vincolanti dal punto di vista della realizzazione fisica dei prototipi 3d. Scegliere una soluzione di stampa 3d adeguata per la realizzazione di un modello, si rivela spesso il punto di partenza per la buona riuscita di un progetto.

Quali sono le tecnologie di produzione?

In linea generale possiamo affermare che al momento nessuna delle due tecnologie esclude l’altra. Da una parte abbiamo il processo di produzione “tradizionale” attraverso le CNC e dall’altro “l’innovativo” sistema di stampa 3D. Il primo produce pezzi con alta precisione e resistenza meccanica nonché tonnellate di materiale di scarto. Il secondo non produce materiale di scarto ma modelli 3D meno resistenti in minor tempo e ad un minor costo.

  • Tecnologia di produzione 3d additiva (AM) 

Con il termine Additive Manifacturing (AM) si identificano i sistemi di produzione 3d basati sulla realizzazione di modelli fisici attraverso l’aggiunta di materia prima. Il termine rappresenta il mondo della stampa e delle stampanti 3D.

  • Tecnologia di produzione 3D sottrattiva (SM)

Melange W FZ Puez Papavero SALEWA poliestere felpa donna in da La tecnologia di produzione sottrattiva riguarda la realizzazione di modelli 3d attraverso macchine a controllo numerico CNC, che agiscono per mezzo di tool in grado di sottrarre materiale da blocchi solidi di materia prima.

W in Melange FZ Papavero da felpa Puez donna poliestere SALEWA Differenze tra manifattura additiva e sottrattiva

  • Numero di oggetti

Papavero W donna in Puez FZ poliestere felpa Melange SALEWA da La tecnologia di stampa 3D additiva mediante l’utilizzo di stampanti 3D, si rivela la scelta più conveniente nel caso in cui dobbiate realizzare un numero limitato di modelli. La tecnologia sottrattiva avrebbe dei costi molto elevati e tempi di produzioni molto più lunghi. Nel caso in cui vogliate realizzare modelli in serie invece, le stampanti 3D risulterebbero una scelta poco remunerativa rispetto all’utilizzo di tecnologie CNC. Con le macchine di prototipazione sottrattiva potrete infatti realizzare stampi in metallo, con i quali produrre in serie migliaia di pezzi in tempi molto brevi. Considerata la rapida evoluzione delle tecnologie e dei materiali in ambito additive manifacturing, in alcuni settori come quello orafo, spesso risulta comunque più conveniente stampare in 3d con sistemi a letto di polvere o con materiali castable.

Nel video sistema di stampa 3D con tecnologia additiva Polyjet- Stampante 3d Stratasys objet 260 Connex 3

  • Materiali utilizzabili

Vince la stampa 3D per definizione. Un’esempio su tutti è quello della stampa di modelli monoblocco composti da più materiali. Con la tecnologia “classica” CNC potrete stampare parti del modello da assemblare a posteriori. Con i sistemi evoluti di stampa 3D o 4D, potrete stampare controllando addirittura la definizione o i materiali (numero e tipologia) di ogni singolo layer.

 

  • Tempi e costi di produzione

Se volete stampare un pezzo singolo, o il primo modello con costi e tempi contenuti, la stampa 3D additiva è la tecnologia più indicata. Considerata l’evoluzione dei materiali e la precisione degli apparati, anche i modelli stampati si prestano ad assemblaggi meccanici e non solo. L’ulteriore vantaggio nell’utilizzo di tecnologie di additive manufacturing sta nel contenimento dei costi. La stampa 3D, a differenza della manifattura sottrattiva, non contempla alcuno scarto e vanta una velocità di realizzazione di certo superiore.

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  • Resistenza meccanica

In quanto alla realizzazione di prototipi funzionali, al momento, la tecnologia sottrattiva non ha eguali. Per quanto le tecnologie di stampa additiva siano migliorate, la definizione superficiale, la precisione dei modelli e la resistenza meccanica degli oggetti creati con le CNC, rappresenta la scelta migliore sul mercato. Sia i fotopolimeri, sia i materiali utilizzati nei sistemi FDM hanno una scarsa resistenza meccanica. Fino a quando? La nostra risposta è: ancora per poco…

 

In termini di precisione, se intesa come valore dato dall’analisi delle deviazioni tra il modello CAD e il modello fisico effettuata con sistemi di scansione 3D (analisi di qualità), i sistemi di stampa 3d ne escono da vinti. Se siete alla ricerca della precisione estrema non potrete scegliere altro che la realizzazione mediante macchine a controllo numerico CNC. Le stampanti 3D hanno una precisione di esecuzione paragonabile alle CNC ma i materiali utilizzati sui sistemi professionali (spesso resine), sono soggetti a mutazioni dimensionali dovute all’esposizione alla luce o alla variazione di temperatura.

Per capire meglio il concetto di precisione e risoluzione nella stampa 3D, leggete il nostro articolo dedicato.

 

  • Limiti di realizzazione delle geometrie

Non vi è altro modo per realizzare un monoblocco con cavità interne se non con la stampa 3D. Il limite più grande delle tecnologie a sottrazione di materiale è proprio questo. Con la stampa 3D potrete realizzare monoblocchi con qualsivoglia geometria utilizzando supporti removibili (se necessari), senza dovervi preoccupare dei limiti dati dagli ingombri dei tool di stampa. L’esempio classico potrebbe essere quello della realizzazione di un orologio. Con la stampa 3D si potrebbe realizzare l’intero oggetto, meccanismi interni inclusi, in’unica stampa.

 

Grafico comparativo

In basso un grafico comparativo delle due tecnologie di stampa 3D. Al momento rimane indiscusso il predominio dei metodi sottrattivi in termini di precisione e resistenza meccanica dei prototipi. In quanto alla possibilità di realizzare geometrie complesse, alla varietà dei materiali utilizzabili ed ai tempi di realizzazione, la “neonata” tecnologia di stampa 3d additiva non ha eguali. Ciò non toglie che la scelta dovrà di volta in volta essere valutata in base alle finalità del singolo progetto.

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