Il 3Der
Avrai sicuramente sentito parlare di stampa 3d a metallo:
Sempre più aziende ormai utilizzano questa tecnica di stampaggio 3d nei più svariati settori industriali.
Questa tecnologia di stampa, infatti, è particolarmente valida per la realizzazione di oggetti funzionali di alta qualità con dettagli estremamente precisi.
La creazione di oggetti in metallo con i processi tradizionali è molto dispendiosa in termini di spesa e di tempi tecnici di realizzazione dei manufatti.
La nuova tecnologia di stampa 3d, invece, permette di risparmiare tempo e denaro:
Mentre la produzione classica in fase di produzione prevede un elevato scarto di materiale metallico, nella stampa 3D a metallo non c’è più spreco: tutto il materiale viene utilizzato per l’oggetto da stampare.
Infatti la polvere di metallo non utilizzata può essere recuperata e usata nuovamente dopo il ricondizionamento delle polveri.
Come funziona la stampa 3D a metallo?
Ma come funziona la stampa 3d a metallo?
Facciamo qualche passo indietro.
La tecnologia di stampa 3D in metallo è anche detta sinterizzazione laser diretta di metalli (DMLS) e fusione laser selettiva (SLM).
Il Selective Laser Melting (SLM) e Direct Metal Laser Sintering (DMLS) sono due processi di produzione additiva di metalli che appartengono alla famiglia della stampa 3D a fusione di polvere.
Le due tecnologie sono molto simili tra loro: entrambe utilizzano un laser per scansionare e fondere le particelle di polvere metallica, legandole insieme e costruendo l’oggetto da stampare strato dopo strato.
I materiali utilizzati in entrambi i processi sono metalli che si presentano in forma granulare.
La differenza tra la tecnologia SLM e quella DMLS riguarda il processo di incollaggio delle particelle di polvere.
La tecnologia SLM utilizza polveri metalliche e con un’unica temperatura di fusione fonde completamente le particelle.
Nella tecnologia DMLS la polvere è composta da materiali con punti di fusione variabili, che si fondono a livello molecolare e a temperature elevate.
Essenzialmente la tecnologia SLM produce oggetti da un singolo metallo, quella DMLS produce oggetti utilizzando leghe metalliche.
Si usa il termine stampa 3D in metallo per riferirsi ad entrambi i processi.
Esistono anche altri processi di produzione additiva che possono essere utilizzati per produrre parti metalliche dense, come l’ Electron Beam Melting (EBM) e l’ Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM) ma la loro disponibilità e le loro applicazioni sono più limitate.
Come usare una stampante 3D a metallo?
La base del processo di fabbricazione degli oggetti funziona nello stesso modo sia per la tecnologia DMLS che per quella SLM.
Lo stampaggio funziona grazie ad un preciso e potente laser che è capace di fondere la polvere di metallo e di disegnare, strato su strato, il modello caricato da file CAD.
Come?
La camera di costruzione viene riempita con gas inerte, per ridurre al minimo l’ossidazione della polvere metallica.
Quindi viene riscaldata alla temperatura di costruzione ottimale.
A questo punto un sottile strato di polvere metallica viene steso sulla piattaforma di costruzione e il laser ad alta potenza scansiona la sezione trasversale dell’oggetto di stampa e le particelle metalliche vengono fuse insieme.
L’intera area del modello viene scansionata e quando il processo di scansione è completo la piattaforma di stampa sposta verso il basso uno spessore di strato polveroso, poi stende un altro sottile strato di polvere metallica e il processo viene ripetuto fino al completamento dell’oggetto da stampare.
Quando la stampante si raffredda e raggiunge la temperatura ambiente, la polvere in eccesso deve essere rimossa manualmente e può essere recuperata e riutilizzata.
Le strutture di supporto:
A differenza del processo di stampa di tecnologie come la SLS, nella stampa a metallo l’oggetto di stampa è fissato alla piattaforma di costruzione tramite strutture di supporto.
Il supporto nella stampa 3D in metallo è dello stesso materiale dell’oggetto da stampare ed ha l’importantissima funzione di evitare eventuali deformazioni e distorsioni che possono verificarsi negli oggetti in stampa a causa delle alte temperature di lavorazione.
La struttura di supporto è funzionale ma, da sola, non può evitare alterazioni indesiderate del progetto:
Le parti che compongono l’oggetto vanno trattate a caldo mentre sono ancora attaccate alla piattaforma di stampa per eliminare eventuali parti indesiderate residue.
A questo punto i componenti dell’oggetto di stampa saranno pronti per essere staccati dalla piastra di costruzione, già pronti per l’uso o per un’ulteriore rielaborazione.
La struttura di supporto svolge tre diverse funzioni:
- Offre, di volta in volta, la piattaforma adatta su cui costruire (ricordiamo che la stampa 3D costruisce l’oggetto strato dopo strato)
- Controlla e previene la deformazione dell’oggetto in stampa.
- Agisce come dissipatore di calore, allontanando il calore dall’oggetto e permettendogli di raffreddarsi ad una velocità più controllata.
Materiali, costi e benefici:
La stampa 3d a metallo può produrre oggetti in una vasta gamma di metalli e leghe metalliche tra cui alluminio, acciaio inossidabile, titanio, cromo cobalto e inconel.
Questi materiali soddisfano le esigenze della maggior parte delle applicazioni industriali, dall’ambito aerospaziale a quello biomedico.
Possono essere lavorati anche metalli preziosi, come oro, platino, palladio e argento, anche se il loro ambito di applicazione è principalmente limitato alla creazione di gioielli.
Ma i costi di produzione sono sostenibili?
Il costo della polvere di metallo è abbastanza alto.
E’ anche vero però che la polvere in eccesso può – e deve – essere riutilizzata.
Inoltre lo stampaggio di parti in metallo mediante tecnologia 3d ha ridotto notevolmente il costo di produzione degli oggetti: la stampante 3d, rispetto all’industria tradizionale, richiede poca materia prima per realizzare un oggetto.
Con la tecnologia tradizionale, produrre oggetti in metallo è un processo dispendioso.
Vengono prodotte molte parti pesanti e viene utilizzato materiale in eccesso.
Per esempio:
Quando i produttori di aeromobili fabbricano parti in metallo viene tagliato fino al 90% del materiale.
Le parti metalliche stampate in 3D consumano meno energia e riducono gli sprechi.
I prodotti stampati in 3D finiti possono essere fino al 60% più leggeri dei loro antenati tradizionali.
L’industria aeronautica, ad oggi, risparmia miliardi di dollari grazie a questa riduzione di peso in quanto si è notevolmente ridotto il consumo di carburante necessario a far funzionare i velivoli.
Dunque, perché scegliere questo tipo di tecnologia?
La risposta è semplice: lo stampaggio 3D metallo ha dato vita all’industria 4.0.
Se hai bisogno di lavorare, fondere e forgiare materiali metallici in modo rapido ed economico, ottimizzando il processo produttivo della tua azienda, non ci sono dubbi: è sicuramente la tecnologia che fa per te.
