Veloce Produrre componenti in metallo senza utensili o saldature? I progettisti amano utilizzare la stampa 3D in metallo per prototipi funzionali e pezzi unici. Con la "fusione stampata" funziona allo stesso modo, con un vantaggio. Qui il team di CASTFAST spiega brevemente le differenze e i vantaggi della stampa 3D in sabbia.
I processi di produzione additiva offrono grande libertà di progettazione, flessibilità e tempi di consegna trascurabili. Sono perfetti se vuoi produrre prototipi o pezzi unici complessi in modo semplice e veloce.
Se si vogliono produrre prototipi funzionali di componenti metallici da sottoporre a test, la stampa 3D di metalli è stata finora un metodo di produzione veloce (oltre alla fresatura e alle costruzioni saldate per le geometrie più semplici dei componenti). Con la stampa 3D di sabbia si è aggiunto un terzo metodo. La stampa 3D della sabbia (o "fusione stampata") è un processo ibrido che combina molti dei vantaggi della stampa 3D con la fusione tradizionale.
Il processo di stampa 3D in metallo più utilizzato per i prototipi, la sinterizzazione laser selettiva (SLS o SLM per Selective Laser Melting), costruisce il componente a partire da un letto di polvere metallica in cui la polvere viene fusa selettivamente strato per strato utilizzando un laser.
Nella stampa 3D con sabbia, non è il componente a essere stampato, ma lo stampo di sabbia per la tradizionale fusione in fonderia. Per farlo si utilizza un processo di iniezione di legante in cui lo stampo viene costruito da un letto di sabbia applicando selettivamente un legante (di solito resina furanica). I processi di stampa sono quindi simili. Rispetto ad altri processi additivi, la costruzione dello stampo a partire da un letto di polvere ha il vantaggio che il letto di polvere/sabbia fornisce la struttura di supporto, per cui non è necessario "stampare" supporti separati da rimuovere successivamente.
Altre similitudini sono l’enorme libertà di progettazione e la velocità e flessibilità che vanno di pari passo con il processo senza strumenti. Integrazione funzionale, forme bioniche, ottimizzazione della topologia, iterazione rapida di varianti di design: quasi tutto è possibile e fa la gioia dei team di sviluppo. Tuttavia, esistono anche differenze decisive che i progettisti possono sfruttare abilmente.
Con la stampa 3D in sabbia, solo la produzione dello stampo non è convenzionale. Il componente risultante non differisce nelle sue proprietà da un pezzo fuso modellato tradizionalmente (tranne forse per il fatto che la sua geometria complessa non potrebbe essere prodotta con i limiti del processo con un modello). Le parti stampate in metallo in 3D, invece, hanno proprietà meccaniche molto specifiche, che comprendiamo sempre meglio, ma che spesso sono molto diverse da quelle dei materiali fusi.
Quindi, se il componente successivo deve essere prodotto come pezzo fuso – a causa delle proprietà meccaniche dei materiali fusi (come lo smorzamento delle vibrazioni nella fusione del ferro) o per motivi economici – può essere vantaggioso produrre anche i prototipi funzionali come pezzi fusi.
La scelta dei materiali per la fusione è generalmente più ampia e comprende anche materiali già noti per i quali sono disponibili dati ed esperienza. Tutto ciò che può essere fuso in stampi di sabbia è possibile in questo caso.
Un altro vantaggio della stampa 3D con sabbia è che gli stampi possono essere fusi da fornitori diversi. Ad esempio, si potrebbe immaginare che un componente progettato come parte in alluminio per motivi di peso venga prima fuso in uno stampo in sabbia stampato presso una fonderia di alluminio e poi, dopo una rapida ottimizzazione della topologia per il confronto, venga prodotto con la stampa 3D in sabbia anche da un altro fornitore che effettua la fusione in ferro.
Sebbene la selezione di polveri/materiali metallici per la SLS sia in costante aumento, è limitata rispetto alla varietà di materiali di fusione e leghe speciali. Naturalmente, la stampa 3D in metallo può passare da un materiale all’altro con la stessa facilità della stampa 3D in sabbia (forse anche con lo stesso fornitore).
Un altro vantaggio della stampa 3D della sabbia è la possibilità di produrre fusioni anche molto grandi. Gli stampi di sabbia vengono abitualmente stampati in più parti per creare stampi che superano lo spazio di installazione della stampante 3D a sabbia. Il pezzo risultante è comunque realizzato da un unico stampo.
Con la stampa 3D in metallo, di solito non è possibile superare lo spazio di installazione della stampante. Inoltre, i pezzi di grandi dimensioni vengono prodotti molto lentamente nella stampante 3D in metallo e sono più costosi di diversi ordini di grandezza rispetto alla stampa 3D su sabbia.
Infine, ma non per questo meno importante, la stampa 3D della sabbia è un ottimo ponte tra i prototipi e la produzione in serie. Non solo perché le proprietà del prototipo prodotto in questo modo si avvicinano immediatamente al componente reale, ma anche perché la stampa 3D con sabbia è ideale anche per le start-up e può persino essere economica come processo di produzione finale per le piccole serie.
Nel caso di serie iniziali, la produzione può già iniziare grazie alla stampa 3D in sabbia, mentre i modelli vengono ancora costruiti per la produzione in serie.
La stampa 3D della sabbia combina i vantaggi della produzione additiva con materiali già noti. Questo ha un vantaggio decisivo per la produzione di prototipi: combina la libertà di progettazione e la flessibilità con il realismo, per uno sviluppo del prodotto più efficiente.
Tuttavia, i vantaggi della stampa 3D in sabbia vanno ben oltre la fase di prototipo. Anche per i componenti finali complessi e sofisticati che prima potevano essere solo stampati direttamente, ora vale quanto segue: se è necessaria una fusione, è possibile produrla anche senza modello, senza tempi di consegna infiniti, ma con precisione, libertà di progettazione e flessibilità.
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