Molti potrebbero semplicemente riferirsi alla produzione additiva come "stampa 3D" oppure potrebbero usare il termine "prototipazione rapida" quando cercano di definirla. Tuttavia, entrambi sono processi che rientrano nella produzione additiva.

La produzione additiva (AM) comprende infatti numerose tecnologie oltre alla stampa 3D e alla prototipazione rapida (RP), quali la produzione digitale diretta (DDM), la produzione a strati e la fabbricazione additiva.

Il termine "AM" può essere utilizzato per descrivere le numerose tecnologie impiegate per creare oggetti 3D aggiungendo strati successivi di materiale. La produzione additiva costruisce le geometrie mediante "aggiunta", mentre la produzione sottrattiva è il nome del processo in cui i componenti vengono creati rimuovendo del materiale.

Che si tratti di plastica, ceramica, metallo o cemento, o ancora di tessuti umani e altri oggetti di uso quotidiano – dato che la tecnologia evolve di settimana in settimana – quando leggerete questo articolo potremmo già assistere al loro impiego nella produzione additiva.

Le possibilità di impiego della produzione additiva sono infinite. Agli albori di questa tecnologia, l'obiettivo principale era quello di realizzare prototipi nel minor tempo possibile. Tuttavia, sebbene la prototipazione rapida rimanga un fattore importante nell'uso della produzione additiva, negli ultimi tempi questa tecnologia viene impiegata per realizzare prodotti finiti in numerosi settori industriali.

Ancora una volta, le possibilità sono infinite: Photocentric stampanti Photocentric vengono utilizzate per produrre componenti per l'industria aeronautica, automobilistica, odontoiatrica, per impianti medici, set cinematografici, prodotti di moda, macchinari agricoli, gioielli, abbigliamento sportivo, occhiali e molti altri settori.

Dall'inizio del secolo, la maggior parte dei settori industriali ha vissuto una rivoluzione digitale. Oggi, la produzione additiva (AM) è in grado di garantire flessibilità ed efficienza digitali alle operazioni produttive della maggior parte delle aziende.

Allora, cos’è la produzione additiva? In parole povere, la produzione additiva è il futuro.

Come funziona la produzione additiva?

Come già detto, la produzione additiva si riferisce alle tecnologie che realizzano oggetti tridimensionali uno strato alla volta. Ogni strato successivo si lega allo strato di materiale precedente.

Tuttavia, il processo inizia con la creazione dell'oggetto richiesto. Gli oggetti vengono definiti digitalmente tramite un software di stampa 3D. I file CAD (Computer-Aided Design) vengono convertiti in file .stl che mostrano l'oggetto suddiviso in strati.

Una volta realizzato uno schizzo CAD, l'apparecchiatura di produzione additiva (AM) legge i dati dal file CAD e deposita o aggiunge strati successivi di liquido, polvere, materiale in fogli o altro, uno sopra l'altro, per realizzare un oggetto 3D. Le diverse stampanti 3D funzionano in modi diversi. Il materiale viene depositato, fuso o polimerizzato per ottenere il pezzo finale.

Esempi di produzione additiva (AM)

SLA

La stereolitografia (SLA), inventata negli anni '80, è stata la prima tecnologia di stampa 3D al mondo. Questo processo prevede l'utilizzo della tecnologia laser per indurire strato dopo strato la resina fotopolimerica (un polimero che modifica le proprie proprietà quando esposto alla luce). La costruzione avviene in una vasca o in un bacino di resina, dove viene diretto un raggio laser che polimerizza la resina. Durante il ciclo di costruzione, la piattaforma viene continuamente riposizionata, abbassandosi ogni volta dello spessore di un singolo strato. Il processo si ripete fino al completamento della costruzione o del modello.

LCD

La produzione additiva LCD funziona in modo molto simile alla tecnologia SLA. Tuttavia, invece di ricorrere a un laser, viene utilizzato uno schermo LCD come fonte di luce per garantire un processo più rapido. Con questo formato, interi strati vengono codificati simultaneamente, anziché in piccole aree separate. La stampa LCD beneficia di uno dei più grandi progressi tecnologici degli ultimi 50 anni, ovvero l'uso degli schermi di visualizzazione. È in grado di produrre volumi molto più elevati rispetto ai metodi alternativi, creando nuovi prodotti a ritmi prima inimmaginabili. La semplicità del processo è il suo punto di forza: se si utilizza la luce diurna anziché i raggi UV, l'esposizione è uniforme e la macchina rimane stabile per molti anni di utilizzo.

FDM

Come nel caso della SLA, il processo FDM (Fused Deposition Modelling) prevede l'utilizzo di materiali termoplastici iniettati tramite ugelli su una piattaforma. Si tratta di polimeri che assumono lo stato liquido quando vengono riscaldati e si solidificano una volta raffreddati, prima dell'applicazione dello strato successivo. Il processo si ripete fino al completamento della costruzione o del modello.

MJM

La modellazione Multi-Jet (MJM) è un processo di produzione additiva simile al funzionamento di una normale stampante a getto d'inchiostro, in quanto una testina si sposta lungo gli assi x, y e z secondo necessità, applicando strati di materiale termopolimerico uno dopo l'altro.

Sebbene si tratti di un processo molto preciso, i modelli MJM non sono solitamente adatti alla realizzazione di prototipi funzionali, poiché i materiali utilizzati sono leggermente più fragili e non resistono ai raggi UV. Esistono inoltre limitazioni nella libertà geometrica e i costi dei materiali sono elevati rispetto ad altri processi di stampa 3D.

3DP

La tecnologia 3DP Binder Jetting è un processo di produzione additiva che prevede la realizzazione di un modello all'interno di un contenitore in cui viene depositato in modo selettivo un legante liquido per unire le particelle di polvere di amido o gesso. Gli strati di materiale vengono quindi legati tra loro per formare un oggetto. La testina di stampa deposita il legante in punti strategici sulla polvere. Il contenitore di stampa viene abbassato, quindi viene steso un altro strato di polvere e aggiunto il legante. Gradualmente, il pezzo prende forma attraverso la stratificazione di polvere e legante.

SLS

Analogamente alla tecnologia SLA, la sinterizzazione laser selettiva (SLS) utilizza un laser ad alta potenza per fondere insieme piccole particelle di plastica, metallo, ceramica o vetro. Durante il ciclo di costruzione, la piattaforma si abbassa strato dopo strato. Il processo si ripete fino al completamento della costruzione o del modello. Tuttavia, a differenza della tecnologia SLA, non è necessario alcun materiale di supporto poiché la struttura è sostenuta dal materiale non sinterizzato.

Altro

Sebbene esistano altre tecnologie di stampa 3D, non vale la pena menzionarle nel contesto della produzione additiva.

Vantaggi della produzione additiva

Risparmio di tempo

Sebbene non si tratti esclusivamente di prototipazione, la produzione additiva è la soluzione ideale per realizzare prototipi in tempi rapidi. Come già detto, questo processo consente di produrre componenti direttamente da un file CAD 3D, eliminando così i costi e le lunghe procedure legate alla realizzazione di maschere o stampi.

Flessibilità progettuale

Poiché il processo di produzione è così rapido, è possibile apportare modifiche ai progetti in modo continuativo, consentendo di perfezionare il componente in ogni sua parte senza ritardi significativi né aumenti dei costi legati all'aggiornamento degli stampi.

Geometrie complesse

La produzione additiva consente agli ingegneri di sperimentare nuove idee, progettando componenti liberi dai precedenti vincoli di lavorazione meccanica e incorporando complessità impossibili da realizzare con altri metodi. È ora possibile integrare elementi complessi direttamente nella fase di progettazione. I componenti che in precedenza richiedevano l'assemblaggio e la saldatura di più pezzi possono ora essere realizzati come un unico pezzo, garantendo maggiore resistenza e durata.

Riduzione del peso

I progettisti possono ridurre la necessità di componenti aggiuntivi pesanti, mantenendo al contempo la resistenza e l'integrità del pezzo, integrando strutture già in fase di progettazione ed eliminando così la necessità di materiali e componenti in eccesso.

Ambientale

La produzione additiva è considerata un processo molto più rispettoso dell'ambiente rispetto ad altri, poiché produce meno scarti rispetto alla produzione sottrattiva.

Photocentric di Photocentric abbiamo inventato la stampa 3D LCD, che rappresenta già la forma di stampa 3D a più basse emissioni di carbonio. Attualmente stiamo sviluppando la prossima gamma di schermi utilizzando display monocromatici che lasciano passare una quantità di luce tre volte superiore rispetto a quelli a colori. Grazie all’uso della centrifugazione al posto del lavaggio e all’illuminazione selettiva di determinate aree in un processo autonomo, siamo in grado di offrire metodi di produzione con un’impronta di carbonio ancora più ridotta.

Risparmio

A conti fatti, gli altri vantaggi passano in secondo piano se il processo comporta costi maggiori per il produttore. Tuttavia, la produzione additiva riduce i costi per le industrie in molti modi, non da ultimo grazie al notevole risparmio sui costi di produzione di utensili, stampi e attrezzature.

Grazie all'ulteriore aumento dei costi logistici, la possibilità di stampare i propri componenti in loco ha consentito ai clienti di risparmiare migliaia di euro sulle spese di spedizione per la consegna di pezzi provenienti da destinazioni lontane.