Le tecnologie additive, oggi molto sviluppate e in continua crescita, permettono di realizzare parti dalle geometrie complesse. Come ogni altra metodologia produttiva, è necessario però conoscerne le caratteristiche, al fine di evitare di incorrere in risultati non soddisfacenti.
Ogni giorno, ingegneri e designer in tutto il mondo progettano parti ideali per i processi tradizionali di fresatura e tornitura, in quanto ne conoscono approfonditamente le regole di progettazione. Per sfruttare appieno le potenzialità delle diverse tecnologie di stampa 3D industriale, è essenziale conoscerne pregi e difetti, e progettare parti ottimizzate per questi processi.
Dalla stampa dei libri alla stampa 3D: l’importanza di cambiare approccio
Innovare i propri approcci è essenziale per adottare con successo nuove tecnologie; un concetto che affonda le sue radici nel passato.
Pensiamo, ad esempio, all’invenzione del libro come lo conosciamo oggi, spesso attribuita al genio di Johannes Gutenberg e all’introduzione della stampa a caratteri mobili nel lontano 1440. Ciò che forse non tutti sanno è che i primi libri stampati da Gutenberg erano semplici repliche dei grandi volumi manualmente trascritti dai monaci. La vera innovazione nel concetto di libro è stata introdotta da Aldo Pio Manunzio, che ha creato edizioni tascabili e facilmente trasportabili, rivoluzionando così il modo in cui i libri venivano concepiti e diffusi.
Facendo un altro salto nel tempo, questa volta più prossimo a noi, quando negli anni settanta del novecento le macchine CNC iniziarono a sostituire i tradizionali torni e frese, gli uffici tecnici dovettero cambiare il modo di progettare le parti per adattarle ai nuovi centri di lavoro a più assi.
Allo stesso modo, oggi è necessario ripensare il design, in modo da adattarlo ai processi produttivi 4.0. Adottare una mentalità e un approccio nuovi nei confronti della tecnologia e delle sue applicazioni è quindi l’unico modo per abilitare una reale trasformazione.
Progettare per il processo: una premessa fondamentale
Nei processi sottrattivi tradizionali, come la fresatura o la tornitura, si parte da un blocco di materiale grezzo e si rimuove progressivamente il materiale in eccesso fino a ottenere la forma desiderata. Le tecnologie additive, al contrario, costruiscono l’oggetto aggiungendo materiale strato dopo strato.
Data questa premessa, è chiaro che non basta semplicemente fare “copia e incolla”, ossia replicare il design utilizzato per la produzione meccanica tradizionale e trasformarlo in un file per la stampa 3D. Questo approccio, se messo in atto, risulta il più delle volte sconveniente e inefficiente.
Imparare a progettare per il processo additivo e tradurre le differenze nelle tecnologie produttive già nella fase di design è fondamentale per velocizzare tutte le fasi e ridurre i costi.
Design for Additive Manufacturing: le features da considerare
Si parla quindi di “Design for Additive Manufacturing” (o DfAM) per riferirsi a un approccio progettuale innovativo che sfrutta le capacità della stampa 3D per creare prodotti più leggeri, complessi e personalizzati, riducendo al contempo costi e tempi di produzione. Questo metodo implica la creazione di oggetti ottimizzati per essere realizzati tramite tecniche di stampa 3D, tenendo conto delle loro possibilità e limitazioni.
Un aspetto fondamentale è saper scegliere la tecnologia di stampa più adatta in base alle caratteristiche specifiche del prodotto da realizzare. Ecco di seguito alcuni elementi da tenere in considerazione:
- Diametro Dei Fori: È importante considerare il diametro minimo che un foro deve avere per essere correttamente realizzato con la stampa 3D. Se le stampanti dotate di tecnologia Selective Laser Sintering, come ad esempio le stampanti 3D di Nexa3D, possono gestire fori con diametri minimi pari a 1,5 mm, la tecnologia Multi Jet Fusion delle stampanti 3D HP può arrivare a realizzare fori fino a 0,5 mm.
- Dettagli in rilievo: Spessori minimi devono essere rispettati affinché le caratteristiche della parte siano visibili. Ad esempio, le stampanti Markforged richiedono un’altezza minima di 1 mm per i dettagli in rilievo, mentre le stampanti HP richiedono un’altezza di soli 0,5 mm.
- Presenza di canali di fuga: La stampa 3D consente di realizzare parti scavate al loro interno. Tuttavia, alcune tecnologie di stampa 3D non permettono la rimozione del materiale, e quindi richiedono la progettazione di escape holes che consentano la fuoriuscita del materiale in eccesso. È il caso delle tecnologie a letto di polvere, come la SLS o la MJF, mentre le stampanti a filamento non richiedono questo accorgimento.
Questi suggerimenti sono solo un’introduzione. Nell’e-Book che abbiamo preparato, potrai approfondire ulteriori caratteristiche e come queste si prestino alle diverse tecnologie di progettazione additiva, come Continuous Filament Fabrication, Fused Deposition Modeling, e Stereo Lithography.
La tabella presente nell’e-Book riporta le principali regole di progettazione per le tecnologie di stampa 3D più diffuse; seguire queste indicazioni ti aiuterà a esaltare le possibilità offerte dalle diverse metodologie di produzione additiva.
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