Fin dal suo inizio, la produzione di additivi metallici ha attirato l’attenzione di ingegneri e appassionati di tecnologia per il suo approccio additivo non convenzionale e il grande fermento che lo circonda. È davvero vantaggioso utilizzare la produzione additiva per un componente che è sempre stato prodotto in modo affidabile attraverso processi sottrattivi per anni? Questo articolo analizza questa domanda e sottolinea i casi in cui la stampa 3D in metallo può essere una buona scelta per la produzione di parti e quando no.

Stampa 3D in metallo (DMLS): la panoramica del processo

Le tecnologie di produzione convenzionali come la lavorazione CNC sono normalmente processi sottrattivi, il che significa che rimuovono materiale per modellare un prodotto mentre la tecnologia di stampa 3D in metallo è additiva. Una delle tecnologie di stampa 3D in metallo più comune e popolare è la sinterizzazione laser diretta del metallo (DMLS).

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Il tipico processo DMLS inizia suddividendo i dati del file CAD di progettazione 3D in strati estremamente sottili, generando efficacemente un modello 2D per ogni strato.

La macchina utilizza un laser ottico ad alta potenza. All’interno dell’area della camera di produzione, sono presenti una piattaforma di distribuzione del materiale e una piattaforma di produzione insieme a un rullo utilizzato per distribuire nuova polvere sulla piattaforma di costruzione. La tecnologia scioglie la polvere metallica in una parte solida fondendola localmente tramite il raggio laser dotato di messa a fuoco. Le parti vengono costruite in modo additivo strato per strato.

Casi in cui scegliere la stampa 3D in metallo

La stampa 3D in metallo presenta una serie di vantaggi rispetto alla lavorazione tradizionale. Abbiamo elencato qui alcuni casi in cui vale la pena considerare la stampa 3D in metallo rispetto alla lavorazione CNC.

Il tuo design è complesso

Quando si tratta di complessità e libertà di progettazione, la stampa 3D in metallo ha un enorme vantaggio rispetto ai metodi convenzionali. Molti progetti complessi non possono essere realizzati con le tecnologie convenzionali con la stessa facilità di cui dispone la stampa 3D.

Questi disegni piuttosto complessi possono essere molto difficili da eseguire con le tecnologie convenzionali, anche utilizzando macchine CNC a 5 assi.

Un altro vantaggio in questo caso è il basso costo della complessità. La creazione di parti meccaniche complesse tramite la produzione tradizionale richiede precisione e abilità, soprattutto per l’assemblaggio di parti complesse, il che significa che il prezzo aumenta con la complessità. Non è il caso della stampa 3D, che crea un intero pezzo in un unico processo, invece di creare ogni componente prima dell’assemblaggio. Pertanto, non vi è alcun costo aggiuntivo causato dalla complessità.

Avete urgentemente bisogno di prototipi in metallo

Se il numero di parti richieste è basso, tra gli 1 e i 5 o per la prototipazione, la produzione additiva in metallo è molto più vantaggiosa. Poiché il costo è quasi lo stesso per ogni unità aggiunta, è possibile apportare una quantità necessaria di modifiche alla parte. Può essere utilizzato per la prototipazione: si dovrebbe usare la stampa 3D per creare un prototipo e aggiornare il prototipo fino a quando non vengono soddisfatte le caratteristiche richieste. Questo è un passaggio cruciale prima di portare il prodotto verso la produzione di massa. Può anche essere utilizzato durante il resto del processo di produzione, per creare pezzi unici che possono essere più rispondenti alle tue esigenze.

Inoltre, può essere più veloce ottenere stampe 3D in metallo piuttosto che parti lavorate al CNC. La lavorazione CNC normalmente richiede più tempo per approvigionare materiali, impostare la macchina, costruire l’attrezzatura giusta. Di conseguenza, possono passare diverse settimane prima di avere in mano la prima parte. Per la stampa 3D, anche con DMLS che è più complessa rispetto a quelle tradizionali, la parte può essere stampata su richiesta e spedita senza alcun aumento o attrezzaggio, con tempi di consegna più brevi rispetto alle tecnologie convenzionali. La combinazione di tempo di consegna ridotto e processo di prototipazione più efficiente riduce i tempi di consegna. Questo è uno dei maggiori vantaggi della stampa 3D in metallo.

Volete componenti leggeri e durevoli

Vorreste evitare sprechi di materiale

La stampa 3D è incredibilmente efficiente in termini di risorse poiché l’unico materiale utilizzato è quello che passa sotto il laser (o attraverso l’estrusore, ecc.), Mentre la tradizionale lavorazione CNC lascia trucioli e piccoli pezzi di metallo che dovrebbero essere riciclati. Anche il fatto che i produttori non debbano lavorare una certa quantità di un determinato prodotto per giustificarne i costi di installazione, riduce gli sprechi.

Svantaggi della scelta della stampa 3D in metallo

Oltre ai vantaggi che la stampa 3D in metallo possiede rispetto alle tecnologie convenzionali, ci sono alcune considerazioni in cui si consiglia di preferire quest’ultima.

Finitura superficiale granulosa

La stampa 3D è un processo additivo, il che significa che le superfici non saranno lisce come con la lavorazione CNC e che non sarà così facile produrre le trame superficiali desiderate. Quindi, se la struttura della superficie è importante, si dovrebbe invece prendere in considerazione la lavorazione CNC. Tuttavia, sono disponibili molte tecniche di post-elaborazione per rimuovere le strutture di supporto, migliorare la finitura e migliorare l’estetica, anche se il costo aumenta di conseguenza.

Parti meno forti

A causa della stessa tecnologia additiva, le parti in metallo stampate in 3D non possono essere resistenti come quelle ricavate da un solido blocco di metallo. La resistenza finale dipende dal design, dalle dimensioni e dal materiale, ma in generale la resistenza alla compressione delle stampe 3D in metallo è in media del 40-50% inferiore rispetto alle parti lavorate a CNC.

Costosa produzione in serie

Diventa più economico produrre in serie attraverso la lavorazione CNC. La produzione di massa è ancora un enorme fattore decisionale in tutti i settori ed è qui che la stampa 3D è in ritardo poiché la velocità con cui una stampante 3D può assemblare un oggetto spesso impallidisce rispetto alla tradizionale catena di montaggio.

Volume di costruzione limitato

Quando sono richieste parti di grandi dimensioni, è sempre meglio optare per la lavorazione CNC. Ad esempio, la dimensione massima del pezzo che si ottiene con DMLS è 250 x 250 x 325 mm e per la lavorazione CNC è 2000 x 800 x 1000 mm. Il confronto delle dimensioni mostra chiaramente l’incapacità della stampa 3D nella produzione di parti enormi a causa delle sue limitate dimensioni del piatto di stampa di polvere.

Selezione dei materiali limitata

Le opzioni di produzione convenzionali come lo stampaggio a iniezione e la lavorazione CNC possono offrire un’elevata selezione delle materie prime. Quando si tratta di stampa 3D in metallo, la selezione del materiale è più ristretta, il che può essere un fattore limitante quando sono necessari materiali specifici per la parte richiesta e deve essere presa in considerazione quando si decide quali proprietà tecniche si desidera che il prodotto abbia. Al momento in Xometry abbiamo cinque polveri di metallo / lega che supportano il DMLS, mentre se la parte richiesta necessita di altro materiale, non ci sono altre opzioni oltre ai tradizionali processi di lavorazione.

Sommario

Non si può dire che la stampa 3D in metallo sostituisca le tecnologie di produzione tradizionali in tutti gli aspetti poiché entrambe hanno la propria serie di vantaggi e svantaggi. Ecco un breve riassunto di quali sono i punti di forza di entrambe le tecnologie:

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