Ad oggi le aziende che presentano la necessità di disporre di prototipi hanno davanti a sé diverse strade. Le tecnologie di prototipazione rapida abbracciano differenti metodologie, tra cui la produzione additiva (additive manufacturing), quella sottrattiva (subtractive manufacturing) e quella di fusione.
Indice
Prototipazione: le differenze fondamentali tra le diverse metodologie
Quando si parla di produzione additiva o stampa 3D, si fa riferimento a una forma di prototipazione rapida in grado di creare modelli attraverso la stratificazione di materiale strato. Un processo che porta alla realizzazione di un modello completo e funzionale.
La produzione sottrattiva, diversamente, parte da un blocco di materiale e lo rimuove gradualmente fino a ottenere la parte finita. Quest'ultima categoria di produzione comprende metodologie consolidate come la fresatura, la tornitura e la foratura.
La tecnica di fusione, invece, coinvolge la creazione di diversi prototipi da un modello iniziale. Generalmente, la parte iniziale viene prodotta utilizzando la produzione additiva. Successivamente, viene creato uno stampo in gomma siliconica, che viene poi riempito con il materiale scelto.
Questo processo di fusione richiede vari passaggi e la realizzazione di uno stampo; pertanto, risulta adatto per la produzione in grandi quantità di prodotti più che per i prototipi veri e propri.
L'Importanza della prototipazione rapida mediante stampa 3D
Nell'ambito della prototipazione industriale, l’evoluzione maggiore è quella che riguarda le tecnologie di stampa 3D.
Questo approccio mira a produrre prototipi che non solo rispecchino il design desiderato, ma siano anche funzionali, contribuendo al miglioramento delle applicazioni esistenti e alla creazione di nuovi progetti.
La produzione additiva viene usata sia attraverso materiali plastici che ricorrendo ai metalli.
Prototipazione rapida 3D attraverso la plastica
Nel caso dei prodotti in plastica le principali tecnologie utilizzate oggi sul mercato sono:
Fused Deposition Modelling (FDM): tecnica che prevede il deposito strato su strato di materiale fuso, che si solidifica rapidamente. È una soluzione efficace per la creazione di prototipi e parti funzionali.
Sinterizzazione Selettiva con Laser (SLS): attraverso l'uso di un laser, il materiale in polvere è fuso a livelli successivi per costruire il modello. Questo metodo è particolarmente versatile per la produzione di parti complesse.
Stereolitografia (SLA): uno speciale laser solidifica il materiale liquido, strato dopo strato. È adatto per la creazione di modelli ad alta precisione e dettagli raffinati.
Multi-Jet Printing (MJP): Con questa tecnica, più ugelli depositano materiale simultaneamente, consentendo la produzione rapida di modelli accurati.
Recentemente è stata introdotta l'innovativa tecnologia di Multi Jet Fusion sviluppata da HP. Questo approccio consente sia la prototipazione rapida che la produzione di singole parti finite. Grazie a questa nuova possibilità, si potenzia la flessibilità nell'uso di stampanti 3D avanzate per soddisfare esigenze che vanno oltre la creazione di semplici prototipi.
Prototipazione rapida 3D attraverso l’uso di metalli
Selective Laser Melting (SLM) La tecnologia Selective Laser Melting (SLM) utilizza un potente raggio laser per fondere strati di polvere metallica, dando vita a oggetti tridimensionali. Il laser agisce seguendo un modello CAD, consentendo la creazione di parti complesse e di elevata precisione. Questo approccio permette la realizzazione di manufatti con geometrie intricatamente dettagliate.
Direct Metal Laser Sintering (DMLS) Analogamente al SLM, il sistema Direct Metal Laser Sintering (DMLS) sfrutta un raggio laser per fonder e saldare polvere metallica. A differenza della tecnologia SLM, il DMLS opera con polvere preriscaldata che viene sinterizzata anziché completamente fusa. Questo processo apre la strada a una maggiore flessibilità nella lavorazione dei metalli.
Electron Beam Melting (EBM) La tecnica Electron Beam Melting (EBM) coinvolge l'utilizzo di un fascio di elettroni per fondere e solidificare la polvere metallica. Questo processo di prototipazione rapida si svolge all'interno di una camera a vuoto, consentendo la produzione di oggetti di varie dimensioni. L'ambiente a vuoto è cruciale per evitare interferenze e garantire la corretta fusione del metallo.
Vantaggi dell'Additive Manufacturing per la prototipazione rapida
La scelta della stampa rapida 3D rappresenta un passo significativo per ottimizzare il processo di sviluppo del prodotto, offrendo diversi vantaggi chiave, tra cui:
- Riduzione del Time to Market: La stampa 3D accelera il processo di test e modifica dei prototipi, accelerando la produzione finale.
Flessibilità nella Progettazione: L'Additive Manufacturing permette una maggiore personalizzazione dei prodotti, adattandoli a diverse esigenze di design. - Produzione on demand: Le tecnologie additive consentono produzioni rapide e su misura, evitando sprechi e costi di stoccaggio.
- Efficienza nei lotti di produzione: L'approccio flessibile dell'Additive Manufacturing si adatta a produzioni in serie così come a quelle personalizzate.
Conclusioni
L'utilizzo dell'Additive Manufacturing per la prototipazione rapida offre un ampio spettro di vantaggi per le imprese. Dall'accelerazione del processo produttivo alla flessibilità nella progettazione, alla riduzione degli sprechi, questa tecnologia rappresenta la scelta ideale per ottenere risultati di alta qualità in tempi ridotti.
Ma attenzione, oltre alla prototipazione, l'Additive Manufacturing sta guadagnando terreno anche nelle produzioni in serie, combinando vantaggi come la velocità e la personalizzazione avanzata.