Fabbricazione additiva

L'industria manifatturiera continua a evolversi e alcune delle innovazioni più rivoluzionarie riguardano la fabbricazione additiva. La fabbricazione additiva è nota per la sua incredibile velocità e precisione, che la sta rendendo sempre più un'opzione privilegiata per la produzione di un'ampia varietà di prodotti e applicazioni industriali e di consumo.

Mentre le tecnologie di produzione tradizionali, come la lavorazione CNC, richiedono tempi di consegna più lunghi e non sono all'altezza di produrre elementi complessi, la stampa 3D può essere un'integrazione o addirittura un sostituto della lavorazione CNC per molti progetti che richiedono maggiore precisione e tempi di consegna più brevi.

La fabbricazione additiva è un processo che costruisce parti e prodotti aggiungendo materiale anziché sottraendolo come avviene nella lavorazione CNC. Una delle forme più comuni di fabbricazione additiva è la stampa 3D. La fabbricazione additiva utilizza macchinari controllati da computer e software CAD. Il macchinario segue la programmazione del software CAD per produrre il pezzo o il prodotto desiderato aggiungendo materiale.

Le macchine per la fabbricazione additiva, note come stampanti 3D, sono composte da molte parti piccole e intricate. Per questo motivo, è indispensabile effettuare una manutenzione regolare e specializzata e testare le prestazioni per garantire stampe accurate.

Le materie prime utilizzate nella fabbricazione additiva richiedono spesso una manipolazione delicata e sono note per avere una durata di conservazione più breve rispetto ad altri materiali di produzione. Se è vero che alcuni processi di stampa 3D prevedono la possibilità di riciclare il materiale di costruzione in eccesso, è importante tenere presente che l'uso ripetuto di materiale riciclato può compromettere le proprietà del materiale se non viene reintegrato con sufficiente frequenza con materiale nuovo.

Uno dei maggiori vantaggi della stampa 3D è che la maggior parte delle macchine per la fabbricazione additiva non richiede un monitoraggio una volta avviato il processo di stampa. Il motivo è che la stampante 3D è controllata da un processo pre-programmato e automatizzato. In effetti, uno degli unici modi in cui il processo di fabbricazione additiva può essere interrotto è se la stampante 3D ha una quantità insufficiente di materiale.

Per molti metodi additivi, è sufficiente rimuovere il componente stampato dalla piattaforma di costruzione. Per altri metodi additivi di natura più industriale, la rimozione della stampa può richiedere un elevato grado di abilità e precisione, poiché la stampa può essere ancora attaccata alla piastra di costruzione o racchiusa nel materiale di costruzione. Per questi metodi additivi, sono necessarie procedure di rimozione più complesse eseguite da operatori umani manuali, nonché un ambiente strettamente controllato e speciali precauzioni di sicurezza.

Dopo che la parte stampata è stata rimossa dall'unità di costruzione, si possono utilizzare diversi metodi di post-elaborazione. Ad esempio, la fabbricazione additiva SLA polimerizza le parti stampate sotto la luce UV, mentre le parti metalliche SLS possono dover essere trattate termicamente in un forno. Inoltre, alcuni metodi di fabbricazione additiva utilizzano supporti che devono essere accuratamente rimossi durante la post-lavorazione. Inoltre, molti materiali additivi possono essere levigati, burattati o lucidati durante la post-lavorazione.

La fabbricazione additiva è diventata un metodo di produzione prezioso in un'ampia varietà di settori, tra cui quello aerospaziale, medico, automobilistico, dei beni di consumo e della robotica. Tra le ragioni di questa popolarità vi è il fatto che la fabbricazione additiva offre una notevole efficienza, convenienza e qualità per molti progetti di prodotti diversi.

Ecco alcune delle applicazioni più comuni della fabbricazione additiva:

Parti di basso volume con tempi di produzione rapidi

I metodi di fabbricazione additiva sono un'ottima soluzione per la produzione di parti su richiesta e a basso volume. Il motivo è che i metodi di produzione tradizionali spesso richiedono grandi volumi di produzione per ridurre il costo unitario a causa dei requisiti di attrezzaggio. La fabbricazione additiva, invece, non comporta costi aggiuntivi per gli utensili, il che significa che piccole quantità di parti stampate in 3D possono essere facilmente prodotte su richiesta.

Stampa 3D di parti assemblate

La fabbricazione additiva consente di consolidare componenti separati in un'unica parte stampata in 3D. Queste stampe consolidate hanno spesso geometrie complesse o parti mobili. La fabbricazione additiva consente di produrre l'intero assemblaggio del pezzo in un'unica stampa, anziché assemblare più componenti in un secondo momento, come avviene nella produzione tradizionale. Il risultato di questa straordinaria capacità è che si spende meno tempo e denaro per l'assemblaggio e si possono evitare ritardi nel progetto.

Produzione di parti estremamente piccole

Uno degli svantaggi della lavorazione CNC o della produzione sottrattiva è che può essere difficile per i pezzi piccoli. Al contrario, la fabbricazione additiva è una soluzione eccellente per la produzione di pezzi più piccoli in volumi ridotti. Inoltre, con l'aumento della produzione di piccoli pezzi grazie alla fabbricazione additiva, si realizzano economie di scala e i costi complessivi del progetto diminuiscono. Uno dei migliori esempi di utilizzo della fabbricazione additiva per la produzione di pezzi piccoli è quello dell'industria medica, dove i pezzi devono essere altamente personalizzati per l'uso individuale in applicazioni come impianti o protesi.

Maggiore personalizzazione

Rispetto alla lavorazione CNC, la fabbricazione additiva è di gran lunga superiore per quanto riguarda le opzioni di personalizzazione per i progettisti di prodotti. Dal momento che la stampa 3D non comporta i costi e i tempi associati ai requisiti di attrezzaggio della lavorazione CNC, gli ingegneri possono personalizzare le parti stampate in 3D per applicazioni altamente specializzate. Queste opzioni di personalizzazione includono fattori quali l'estetica e la funzionalità avanzata. Alcuni esempi comuni di personalizzazione avanzata grazie alla fabbricazione additiva includono l'industria dei prodotti di consumo, in quanto caratteristiche uniche come i loghi possono essere facilmente aggiunte e modificate regolando il file di progettazione che viene inviato alla stampante 3D. Inoltre, l'industria dentale gode dell'alto grado di personalizzazione offerto dalla fabbricazione additiva per applicazioni come i vassoi dentali che possono adattarsi ai denti del paziente con un alto grado di accuratezza e precisione.

I termini "stampa 3D" e "fabbricazione additiva" sono spesso usati in modo intercambiabile, ma non sono esattamente la stessa cosa. La differenza principale tra fabbricazione additiva e stampa 3D è che la stampa 3D produce pezzi aggiungendo materiale strato per strato. La fabbricazione additiva, invece, produce pezzi aggiungendo materiale, ma il materiale può essere aggiunto o meno a strati.

Nello specifico, la stampa 3D è un processo di produzione che costruisce un pezzo o un prodotto strato per strato utilizzando una macchina altamente sofisticata e un software CAD. Il software CAD programma la stampante 3D sulla quantità esatta di materiale da utilizzare e sulla posizione esatta in cui depositarlo. La maggior parte delle stampanti 3D utilizza materiali di stampa a base di polimeri perché sono versatili e facili da reperire per i progetti di stampa 3D. Oltre ai polimeri, esistono alcune tecnologie di stampa 3D che possono utilizzare anche metalli, leghe e ceramiche.

Sulla base di queste caratteristiche, non si può negare che la stampa 3D sia effettivamente un processo di fabbricazione additiva. Tuttavia, la differenza tra i due sta nel fatto che la fabbricazione additiva è una categoria più ampia che comprende una varietà di processi più ampia rispetto alla sola stampa 3D. Ad esempio, anche la fusione laser selettiva e la fabbricazione a fascio di elettroni sono classificate come metodi di produzione additiva. Inoltre, nessuno di questi metodi costruisce i pezzi strato per strato come la stampa 3D, ma comportano comunque la produzione di pezzi aggiungendo materiale piuttosto che sottraendolo come la lavorazione CNC.