La stampa 3D è la soluzione rapida, economica e in unica operazione per la produzione di qualsiasi componente, da un modello 3D virtuale (CAD) a una parte di produzione reale o un prototipo. Anche progetti molto complessi possono essere realizzati facilmente utilizzando la stampa 3D rispetto ai processi di lavorazione convenzionali. Questo articolo evidenzia come scegliere la tecnologia e i materiali di stampa 3D più convenienti tra le opzioni disponibili su Xometry.

Fattori che influenzano il prezzo della stampa 3D

Prima di scegliere le opzioni di stampa 3D più convenienti, è importante comprendere i fattori che influenzano il prezzo come design, materiale, finitura, quantità e tempi di consegna. Eccone la descrizione dettagliata.

Design

La progettazione del modello 3D è il fattore più importante che influenza il costo. I seguenti fattori devono essere presi in considerazione come costi a seconda del progetto  

Geometria

Ladefinizione delle dimensioni dell’oggetto è un fattore importante sul costo di stampa. Il costo della stampa, infatti, è proporzionale alle dimensioni dell’oggetto. Più è grande, più materiale di stampa in ingresso è richiesto, il che a sua volta incrementa il costo. Oggetti voluminosi portano anche a cicli di stampa più lunghi e ne aumentano il costo. Poiché il prezzo della stampa 3D è proporzionale al volume occupato dall’oggetto sul piatto della stampante, modificare alcuni aspetti dell’oggetto per renderlo compatto senza doverne modificare la scala può ridurre il prezzo complessivo dell’oggetto. 

Spessore delle pareti

Laresistenza dell’oggetto dipende dallo spessore delle pareti ma, per risparmiare, controlla se alcune parti possono essere assottigliate. Tuttavia, le pareti non possono essere troppo sottili: ad esempio per l’FDM lo spessore minimo consigliato è di 1,2 mm; per l’SLS: 0,7 mm. Materiali diversi hanno requisiti di spessore delle pareti diversi in base al processo di stampa 3D e alle proprietà meccaniche. Pareti più sottili riducono i tempi di stampa e abbassano i costi ma potrebbero anche comportare caratteristiche delicate, lacune e pezzi mancanti. Le principali considerazioni andrebbero fatte sulla geometria e il tipo di applicazione della parte nella scelta dello spessore della parete. 

Svuotamento

Svuotare una parte è davvero un ottimo modo per risparmiare materiale. Meno materiale significa una chiara riduzione dei costi. È anche un metodo efficace per ridurre il peso della parte. Tuttavia, può influire leggermente sulla resistenza complessiva della parte. Sta al progettista definire quali aree possono essere vuote e quali devono essere solide in base all’applicazione.

Altezza strato

Una stampante 3D di solito stampa il componente strato su strato. L’altezza dello strato è la misura di un singolo strato. Se questa altezza è elevata, si vedranno creste o “scalini” sulla superficie della stampa 3D che si traducono in una superficie meno liscia. Una minore altezza di strato fornisce una migliore qualità superficiale (alta definizione) ma si traduce anche in un aumento del prezzo per via del tempo di costruzione complessivo in quanto gli strati sono piccoli e il tempo per costruire la parte completa aumenta. 

Strutture di supporto

Le strutture di supporto per la stampa 3D non fanno parte del modello ma vengono utilizzate per supportare parti del modello durante la stampa. Una volta terminata la stampa, è necessario rimuovere le strutture prima che il modello sia pronto per l’uso. In un contesto di produzione, lavoro aggiuntivo significa costi aggiuntivi per il modello. Anche la quantità di materiale di supporto sul progetto può influire sul prezzo in quanto aumenta la quantità di materiale richiesta. Ad esempio, nel processo FDM, sono richieste strutture di supporto in punti dove altre tecnologie come SLS e MJF, non sono necessarie. L’ottimizzazione del design con angoli autoportanti (di solito intorno a 45 gradi o più) utilizza meno materiale di supporto e può aiutare a ridurre le spese del materiale.  

Materiale

Il tipo di materiale utilizzato per costruire la parte gioca un ruolo importante nella determinazione dei costi. Se stai cercando il materiale più economico, un semplice fotopolimero di prototipazione come la poliammide (PA) o le resine epossidiche sarebbe la soluzione migliore; se si hanno requisiti più funzionali come alta resistenza, finitura superficiale o resistenza al calore, il processo potrebbe diventare molto più costoso. 

Ad esempio, resine come il policarbonato resistente al calore, utilizzate nel processo di stereolitografia (SLA) forniscono resistenza al calore e alla corrosione e sono anche costose. Materiali come la poliammide (PA), utilizzati in HP Multi Jet Fusion e la modellazione a deposizione fusa sono molto resistenti, leggeri e adattabili a un’ampia gamma di applicazioni e sono molto più economici. È importante sapere in anticipo quali proprietà si desiderano per ottenere il prezzo più conveniente.

Post elaborazione (finitura)

Dopo la stampa, in base a quanto deve essere rifinita la parte, vengono eseguiti diversi lavori di post-elaborazione. Ad esempio, la trama grezza della stampa potrebbe non avere un aspetto adatto all’applicazione. In tal caso, è necessario un lavoro di lucidatura extra per eliminare le imperfezioni del prodotto. Questi processi sono comuni per i termoplastici e alcune resine. Anche la rimozione delle strutture di supporto e la personalizzazione delle stampe 3D con colori diversi è un lavoro comune di post processing. 

Dal momento che non tutte le tecnologie di stampa sono in grado di aggiungere colori al materiale durante il processo, la tintura o la pittura (costosa) sono processi pensati per risolvere il problema. L’elenco di tutti i lavori di finitura extra necessari continua in base all’applicazione, ad esempio i lavori di verniciatura o pallinatura (usati per i metalli). Questi processi di post-elaborazione richiedono manodopera aggiuntiva, tempo macchina e quindi aumentano il prezzo.

Quantità

Una delle opzioni per ridurre i costi di stampa 3D è considerare questa tecnologia come una tecnica di produzione e un’alternativa ai processi convenzionali. Ad esempio, una produzione in blocco di 20 unità della stessa parte avrà un effetto significativo sul prezzo rispetto a una singola parte. Definisce un costo adeguato che può essere ridotto fino all’80% rispetto al costo unitario iniziale.

Tempi di consegna

Il tempo di consegna gioca un ruolo importante nel costo di una parte. Se la parte deve essere prodotta immediatamente, il tempo di lavoro extra e una consegna urgente si rifletteranno sul prezzo finale.

Tecnologie di stampa 3D convenienti disponibili su Xometry

Se stai cercando di produrre stampe 3D convenienti, dovresti prendere in considerazione una delle tre tecnologie: modellazione a deposizione fusa, sinterizzazione laser selettiva o HP Multi Jet Fusion. Tutte queste tecnologie offrono una grande qualità ad un prezzo accessibile.

Prendiamo in esempio questo modello come riferimento e confrontiamo queste 3 tecnologie.

Modellazione a deposizione fusa (FDM)

L’FDM è una delle tecnologie più popolari e economiche. In questo processo, un prodotto viene costruito depositando selettivamente materiale fuso in un percorso predeterminato strato per strato. I materiali utilizzati sono polimeri termoplastici e si presentano sotto forma di filamenti (simili a fili sottili). 

Materiali : filamenti termoplastici (ABS, nylon, policarbonato, PEEK ecc.)

Consideriamo che il modello di riferimento debba essere stampato in FDM e prendiamo in esempio due termoplastiche utilizzate, ABS e ULTEM 9085 HP TP, mentre l’ABS è il materiale più economico e ampiamente utilizzato, l’ULTEM 9085 HP TP è un materiale con elevate proprietà meccaniche usato raramente. 

In base alla tabella sopra, in entrambi i casi, la produzione di parti in lotti comporta un abbassamento del prezzo finale complessivo. Questi sono i prezzi per la consegna standard, mentre la consegna espressa è molto più cara.

Sinterizzazione laser selettiva (SLS)

La sinterizzazione laser selettiva (SLS) è una delle tecnologie di stampa 3D più popolari che produce parti notevolmente accurate e durevoli perfette per l’uso finale, per la produzione di volumi medio-bassi o per la prototipazione rapida. Sebbene l’SLS offra un’elevata qualità di dettagli e una perfetta ripetibilità della produzione, è una delle opzioni più economiche per i servizi di stampa 3D industriale perché può stampare parti in lotti senza requisiti di strutture di supporto.

Materiali: polveri termoplastiche (es. PA 12, TP)

Consideriamo che il modello di riferimento debba essere stampato in SLS e prendiamo esempi di due termoplastiche utilizzate, il confronto dei costi di Nylon PA 12 e Flex TPU M95A PU sarà:

Multi Jet Fusion (MJF)

L’HP Multi Jet Fusion è una tecnologia di stampa 3D potente e conveniente che produce parti estremamente precise e durevoli a velocità elevate, soprattutto rispetto ad altre tecnologie. Le parti Multi Jet Fusion sono ideali per la produzione finale di volumi medio-bassi, per la prototipazione rapida o come processo ponte per lo stampaggio a iniezione .

Materiali: polveri termoplastiche (ad es. PA 11, PA 12 o TPU)

Consideriamo che il modello di riferimento debba essere stampato in MJF e prendiamo in esempio due termoplastiche utilizzate, il confronto dei costi di Nylon PA 12 e TPU PU 88 / 95A sarà: 

I materiali nella tabella sopra sono più economici e ampiamente utilizzati. Presentano anche le stesse proprietà a parte il colore e sono quindi più economici nel prezzo.

Conclusione

I tre processi: FDM, MJF e SLS utilizzano quasi le stesse termoplastiche che sono relativamente economiche e ampiamente utilizzate. I materiali termoplastici, come PA o ABS, possono essere adatti per applicazioni di prototipazione e modellazione, ma la qualità dei dettagli che offrono sono bassi.

Nel nostro confronto, l’opzione più economica per il modello che abbiamo utilizzato è stata la stampa 3D MJF in combinazione con PA12, ma consigliamo di controllare sempre tutte e tre le tecnologie e i materiali disponibili. Ottieni i tuoi preventivi istantanei nel Motore di quotazione istantaneo Xometry.

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