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Pezzi di ricambio fusi: modello in legno, fusione completamente stampata o stampata?

Al giorno d'oggi, chiunque abbia bisogno di pezzi fusi come ricambi ha a disposizione diverse opzioni per evitare questi problemi. Una buona conoscenza di tutte le opzioni è utile in caso di emergenza, ma anche semplicemente per selezionare il processo migliore per la rispettiva applicazione.

Le tre procedure principali in sintesi

Il modo tradizionale attraverso il modello in legno

Fusione a stampo completo con modelli in polistirolo

Il processo di "fusione stampata

Tutti e tre i metodi principali presentano vantaggi e svantaggi che possono essere abilmente sfruttati. Di seguito ti forniamo una breve panoramica per aiutarti a prendere una decisione.

A proposito: esistono anche interessanti metodi ibridi, che affronteremo in questo articolo.

L’approvvigionamento di pezzi di ricambio fusi comporta problemi specifici, ad esempio:

  • Non sono disponibili disegni.
  • Non esiste un modello in legno.
  • Il modello in legno proveniva da un fornitore che non esiste più.
  • È particolarmente urgente, perché il pezzo di ricambio mancante causa un fermo macchina.
  • Ci sono dei miglioramenti rispetto alla parte originale.

    • Tre processi di fusione, in rapida successione

    Nella fusione a stampo cavo con un modello in legno e nella fusione a stampo pieno, lo stampo viene creato modellando in sabbia un modello del futuro pezzo da fondere. Il modello in legno viene modellato nuovamente per creare una cavità. Il modello in polistirolo utilizzato nella colata a stampo pieno di solito rimane nello stampo ed evapora durante la colata.

    La produzione di stampi con la stampa 3D della sabbia non richiede alcun modello. La cavità viene creata costruendo lo stampo di sabbia strato per strato da un letto di sabbia, che viene prodotto sulla base dei dati CAD della colata come in una stampante a getto d’inchiostro (al posto dell’inchiostro, viene applicato un legante strato per strato).

    Colata in stampo cavo con modello in legno rispetto alla colata in stampo pieno

    Un modello in legno può essere utilizzato più volte e offre un’accuratezza e una precisione dimensionale molto elevate. Se un modello di legno per un pezzo di ricambio è già disponibile e intatto, questo è il metodo più veloce, a patto che possa essere fuso rapidamente dove si trova. Se non è disponibile un modello, gli svantaggi della fusione in stampo cavo con un modello in legno di solito superano i vantaggi per la produzione di pezzi di ricambio: La produzione di modelli è costosa, quindi si ripaga solo a partire da una certa quantità; la formatura richiede smussi dello stampo e stampi e anime assemblate in modo complesso per riprodurre il pezzo fuso. Alcune geometrie non sono semplicemente possibili e la complessità è costosa. I tempi di realizzazione sono lunghi (da settimane a mesi).

    Colata in stampo cavo con modello in legno rispetto alla colata in stampo pieno

    Con la fusione a stampo pieno, il modello viene fresato da un pezzo solido di EPS (polistirene espanso). Questo metodo è più veloce (di solito 1-2 settimane) e costa meno (circa un quinto del costo del modello in legno). Dato che il modello in polistirolo non deve essere modellato, non è necessario realizzare smussi; è possibile realizzare sottosquadri e geometrie più complesse. Poiché alcune fasi di lavoro vengono eliminate durante la preparazione della colata rispetto alla colata in stampo cavo, la colata è anche più economica di circa il 20%. I modelli possono essere facilmente modificati fino a poco prima della colata. Poiché il modello può essere utilizzato una sola volta, il modello in legno si ripaga a partire da un certo numero di pezzi (se non intervengono altri fattori come i tempi di avviamento e la libertà di progettazione). L’EPS che evapora durante la colata lascia dei residui che influiscono sulla qualità della superficie. È necessario tenere conto di un margine di lavorazione maggiore, soprattutto per quanto riguarda la parte superiore della colata. A causa del materiale più morbido del modello, è necessario scegliere una tolleranza di colata di un grado superiore.

    "Per la produzione di pezzi di ricambio, in particolare, la stampa 3D in sabbia offre anche un potenziale per l'ottimizzazione continua del componente."

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    Quando conviene la stampa 3D di sabbia per i pezzi di ricambio?

    La stampa 3D in sabbia (o "colata stampata") combina la velocità, la flessibilità e la libertà di progettazione della colata a stampo pieno con la precisione e l’accuratezza dimensionale delle fusioni prodotte con un modello in legno. Si tratta di una fusione a stampo cavo senza modello. L’eliminazione del modello significa niente sformatura, niente residui di polistirolo, niente costi per il modello e consente una libertà di progettazione ancora maggiore rispetto alla fusione a stampo pieno con tempi di avvio minimi (nessuna fase di costruzione del modello!).
    In particolare, per la produzione di pezzi di ricambio, la stampa 3D della sabbia offre un potenziale per l’ottimizzazione continua del componente: migliore utilizzo dei materiali grazie a strutture bioniche, integrazione funzionale dei componenti, ecc.
    Il vantaggio della velocità della stampa 3D in sabbia continua anche dopo la fusione. La precisione dello stampo può produrre direttamente il contorno finale del pezzo fuso, anche senza lavorazione e con un’ottima qualità superficiale. Ciò significa che il pezzo di ricambio è pronto per l’uso più rapidamente.
    Ciò che limita la stampa 3D con sabbia è lo spazio di stampa della stampante 3D con sabbia, che limita le dimensioni degli stampi stampabili. La lunghezza di questa "scatola di lavoro" è generalmente la dimensione più grande e di solito è compresa tra uno e quattro metri.
    Rispetto alla fusione in stampo, i costi della stampa 3D in sabbia, tecnicamente superiore, devono essere considerati singolarmente e sono a volte più economici, a volte più costosi, a seconda del componente.

    Processi di fusione ibridi?


    La stampa 3D in sabbia è di per sé un processo ibrido tra la stampa 3D e la fusione tradizionale. Tuttavia, esistono anche altri ibridi tra i tre processi principali, che aprono ulteriori possibilità a seconda del problema. Tra questi vi sono la fusione a stampo completo (il modello in polistirolo viene rimosso dallo stampo), che può essere utilizzata per evitare residui di polistirolo, e la stampa 3D in sabbia di anime e altri elementi dello stampo per stampi altrimenti creati con un modello. Nei casi limite, può valere la pena di prendere in considerazione queste soluzioni.

    "Poiché le differenze di costo tra la fusione in stampo e la fusione in sabbia 3D variano a seconda del componente, vale la pena iniziare con la stampa in sabbia 3D come opzione, soprattutto per le fusioni più piccole."

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    Conclusione

    Se il modello in legno di un pezzo di ricambio richiesto è già disponibile e non è necessario modificare nulla nella fusione, la fusione in stampo cavo con un modello in legno è il metodo più rapido ed economico (tuttavia, i costi di stoccaggio del modello devono essere presi in considerazione per i pezzi di ricambio richiesti raramente o molto grandi).

    Se non è disponibile un modello in legno, la fusione in stampo e la stampa 3D sono le alternative migliori per piccole quantità. Entrambe sono veloci, anche se la stampa 3D in sabbia è leggermente più rapida e anche più precisa. Poiché le differenze di costo tra la fusione in stampo e la stampa in sabbia 3D variano a seconda del componente, vale la pena iniziare con la stampa in sabbia 3D come opzione. Soprattutto perché le stime dei costi per le fusioni stampate possono essere ottenute molto più rapidamente.

    La stampa 3D della sabbia permette anche di memorizzare un "modello virtuale di legno" che consente di creare uno stampo di sabbia di precisione in qualsiasi momento, ma anche di apportare modifiche. Lo stampo di sabbia può essere creato ovunque ci sia una stampante di sabbia 3D. Rispetto al modello in legno, questo amplia la cerchia dei potenziali fornitori.

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