Molti si riferiscono alla manifattura additiva semplicemente come "stampa 3D", oppure si limitano al termine "prototipazione rapida" quando cercano di definirla. Tuttavia, entrambi i processi sono sottoinsiemi della produzione additiva.

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

Il termine AM può essere usato per descrivere le numerose tecnologie utilizzate per creare oggetti 3D aggiungendo strati su strati di materiale. La manifattura additiva costruisce geometrie "aggiungendo", mentre la manifattura sottrattiva è il nome del processo in cui i pezzi vengono creati rimuovendo materiale.

Che il materiale sia plastica, ceramica, metallo, cemento o che la tecnologia si sviluppi ogni settimana, nel momento in cui leggerete questo articolo, potremmo vedere tessuti umani e altri oggetti di uso quotidiano utilizzati nella produzione additiva.

I limiti dell'utilizzo della fabbricazione additiva sono infiniti. Agli inizi dell'utilizzo della AM, l'attenzione era rivolta alla produzione di prototipi nel minor tempo possibile. Tuttavia, sebbene la prototipazione rapida sia ancora un fattore importante per l'uso dell'AM. Più recentemente, viene utilizzata per fabbricare prodotti di uso finale in numerosi settori.

Anche in questo caso, le opportunità sono infinite: su Photocentric le nostre stampanti vengono utilizzate per produrre parti di aerei, automobili, studi dentistici, impianti medici, pellicole cinematografiche, prodotti di moda, macchinari agricoli, gioielli, abbigliamento sportivo, occhiali e molti altri settori.

Dall'inizio del secolo, la maggior parte delle industrie ha vissuto una rivoluzione digitale. Ora l'AM può portare flessibilità ed efficienza digitale alle operazioni di produzione della maggior parte delle aziende.

Che 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 a tecnologie che sviluppano 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 dal software di stampa 3D. I file di progettazione assistita da computer (CAD) vengono convertiti in file .stl che mostrano l'oggetto tagliato strato per strato.

Una volta prodotto uno schizzo CAD, l'apparecchiatura AM legge i dati dal file CAD e stende o aggiunge strati successivi di liquido, polvere, materiale in fogli o altro, in modo da produrre un oggetto 3D. Le diverse stampanti 3D funzionano in modi diversi. Il materiale viene depositato, fuso o polimerizzato per fondere il pezzo finale.

Esempi di fabbricazione additiva (AM)

SLA

La stereolitografia (SLA), inventata negli anni '80, è stata la prima tecnologia di stampa 3D al mondo. Questo formato richiede l'utilizzo della tecnologia laser per polimerizzare strato su strato di resina fotopolimerica (polimero che cambia proprietà quando viene esposto alla luce). La costruzione avviene in un'IVA o in una vasca di resina quando un raggio laser viene diretto al suo interno e polimerizza la resina. Durante il ciclo di costruzione, la piattaforma viene continuamente riposizionata, riducendo ogni volta lo 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 SLA. Tuttavia, invece di richiedere 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 area per area. La stampa LCD beneficia di uno dei maggiori progressi tecnologici degli ultimi 50 anni, con l'uso di schermi visivi. È in grado di produrre volumi molto più grandi 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 quella UV, l'esposizione è uniforme e la macchina è stabile per molti anni di utilizzo.

FDM

Insieme alla SLA, il processo di modellazione a deposito fuso (FDM) prevede l'uso di materiali termoplastici iniettati tramite ugelli su una piattaforma. I materiali sono polimeri che si trasformano in liquido con l'applicazione di calore e si solidificano in solido quando si raffreddano, prima dell'applicazione dello strato successivo. Il processo continua a ripetersi fino al completamento della costruzione o del modello.

MJM

La modellazione a getto multiplo (MJM) è un processo di fabbricazione additiva simile a quello di una normale stampante a getto d'inchiostro, in cui una testina percorre le dimensioni x, y, z come richiesto, applicando strati di materiale termopolimerico, strato per strato.

Sebbene sia un processo molto accurato, i modelli MJM non sono solitamente adatti per i prototipi funzionali, poiché i materiali utilizzati sono leggermente più fragili e non sono resistenti ai raggi UV. Vi sono inoltre limitazioni nella libertà geometrica e costi elevati dei materiali rispetto ad altri processi di stampa 3D.

3DP

Il 3DP Binder Jetting è un processo di produzione additiva che prevede la costruzione di un modello in un contenitore in cui viene depositato selettivamente un legante liquido per unire particelle di polvere di amido o gesso. Gli strati di materiale vengono quindi uniti per formare un oggetto. La testina di stampa fa cadere strategicamente il legante nella polvere. La scatola di lavoro si abbassa, quindi viene steso un altro strato di polvere e viene aggiunto il legante. Il pezzo si sviluppa gradualmente attraverso la stratificazione di polvere e legante.

SLS

Simile per certi versi 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 un materiale di supporto, poiché la costruzione è sostenuta da materiale non sinterizzato.

Altro

Sebbene esistano altre tecnologie di stampa 3D, non vale la pena parlarne nell'ambito della produzione additiva.

Vantaggi della produzione additiva

Risparmio di tempo

Anche se non si tratta solo di prototipazione, la produzione additiva è ideale per ottenere prototipi in tempi rapidi. Come già detto, il processo consente di produrre pezzi direttamente da un file CAD 3D, eliminando i costi e i lunghi processi di creazione di attrezzature o stampi.

Flessibilità del design

Poiché il processo di produzione è così rapido, le modifiche ai progetti possono essere apportate continuamente, consentendo di migliorare il pezzo senza ritardi drastici e costi maggiori per l'aggiornamento degli utensili.

Geometrie complesse

La produzione additiva consente agli ingegneri di sperimentare nuove idee, progettando pezzi liberi dai precedenti vincoli di lavorazione e incorporando complessità che non sono possibili con altri metodi. Le caratteristiche più complesse possono ora essere incorporate direttamente nella fase di progettazione. Le parti che prima richiedevano l'assemblaggio e la saldatura di più pezzi ora possono essere costruite come un unico pezzo, con conseguente maggiore resistenza e durata.

Riduzione del peso

I progettisti possono ridurre il fabbisogno di parti aggiuntive di peso, pur mantenendo la resistenza e l'integrità del pezzo, incorporando le strutture nella fase di progettazione, eliminando la necessità di materiali e componenti in eccesso.

Ambiente

La produzione additiva è considerata un processo molto più rispettoso delle emissioni di carbonio rispetto ad altri, e produce meno rifiuti rispetto alla produzione sottrattiva.

In Photocentric abbiamo inventato la stampa 3D LCD, che è già la forma di stampa 3D a più basso contenuto di carbonio. Ora stiamo sviluppando la prossima gamma di schermi utilizzando display monocromatici che lasciano passare una quantità di luce tre volte superiore a quella dei display a colori. Utilizzando la centrifugazione invece del lavaggio e l'illuminazione selettiva dell'area in un processo autonomo, possiamo offrire metodi di produzione con un'impronta di carbonio ancora più bassa.

Risparmio di denaro

A conti fatti, gli altri vantaggi impallidiscono se il processo costa di più al produttore. Tuttavia, la produzione additiva riduce i costi per le industrie in molti modi. Non più del costo astronomico della produzione di utensili, stampi e attrezzature.

Con l'ulteriore aumento dei costi logistici, la possibilità di stampare i propri pezzi in loco ha permesso ai clienti di risparmiare migliaia di euro sulla spedizione di pezzi da destinazioni lontane.