Cos’è la prototipazione rapida 3D

Cos’è la prototipazione rapida 3D

Che cos’è la prototipazione rapida 3D? Per prima cosa è una tecnologia che si è rivelata una risorsa molto preziosa in un momento particolare come quello attuale. Infatti, per contrastare il Coronavirus, grazie a questo processo è stato possibile realizzare in tempi brevi le visiere antisaliva, la cui richiesta ha superato in numero quelle disponibili sul mercato. Nel presente articolo spiegheremo che cos’è la prototipazione rapida 3D, con particolare focus sull’additive manufacturing (o produzione additiva) nell’ambito dei materiali termoplastici.

cos'è la prototipazione rapida 3D

COS’È LA PROTOTIPAZIONE RAPIDA 3D

Per prototipazione rapida si intende quel processo che permette la realizzazione fisica in scala reale di un prototipo. Si parte dalla definizione matematica in tre dimensioni di un oggetto, a cui segue la stampa del pezzo con una delle svariate tecnologie presenti sul mercato. La prototipazione rapida 3D richiede tempi di lavorazione più brevi rispetto alle lavorazioni tradizionali.

In fase di sviluppo di un nuovo prodotto, la prototipazione rapida 3D è utile a livello strategico in quanto permette di testarlo, verificarne errori e criticità, nonché di revisionarlo prima di procedere con la produzione in serie del prodotto finito.

I veri punti di forza di questo processo sono la velocità di esecuzione, i costi contenuti e la forte personalizzazione.

FOCUS SULL’ ADDITIVE MANUFACTURING

Produzione additiva (o additive manufacturing): prototipazione rapida che consiste nell’aggiunta a strati di materiale (layer-by-layer) per realizzare il prototipo.

È la soluzione più rapida e più diffusa per la realizzazione di piccoli lotti in quanto:

  • concede un ampio margine di libertà di progettazione e personalizzazione;
  • permette di realizzare qualsiasi geometria, anche molto complessa;
  • offre più opzioni di finitura superficiale;
  • comporta la riduzione dei costi e dei tempi di produzione;
  • rende possibile realizzare un prototipo con gamme di materiali che simulano con efficacia il polimero termoplastico finale.

Esistono varie tecnologie di additive manufacturing per la prototipazione rapida 3D, che si possono raggruppare in tre macrocategorie (SOLIDO, LIQUIDO, POLVERE). A seguire ne proponiamo una panoramica.

 

SAPPIAMO COS’È LA PROTOTIPAZIONE RAPIDA 3D MA QUALI SONO LE TECNOLOGIE APPLICABILI?

SOLIDO

Modellazione a deposizione fusa (FDM) o fabbricazione a fusione di filamento (FFF): è la tecnologia di prototipazione rapida 3D più diffusa. Prevede il deposito stratificato di materiale, in genere fornito in bobine di filo, che viene fuso tramite un ugello riscaldato. Si tratta di una lavorazione molto rapida e relativamente economica, ottimale per prototipi semplici e di dimensioni ridotte. Tuttavia, il prodotto può presentare imprecisioni e una minore risoluzione dei dettagli più complessi. Inoltre, le linee dei vari strati risultano visibili; questo rende il prodotto poco adatto ad applicazioni finali estetiche. I materiali lavorabili comprendono sia polimeri tradizionali che quelli biodegradabili (ad esempio ABS, PLA, PPSF, PC e politermide).

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LIQUIDO

Stereolitografia (SLA): una resina liquida fotosensibile, inserita in una vasca apposita, viene polimerizzata (indurita) a strati tramite laser o raggi UV. Con questa tecnologia è possibile produrre pezzi complessi, di elevate dimensioni e con ottime finiture superficiali. La SLA è particolarmente adatta per settori che richiedano prototipi ad altissima precisione (medicale, odontoiatrico, ingegneristico). Per contro, i componenti realizzati con tecnologia SLA possono risultare più delicati.

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Digital light processing (DLP): processo simile alla stereolitografia con la differenza che la resina liquida viene polimerizzata con un proiettore HD anziché con laser. Questo comporta una miglior qualità di finitura superficiale rispetto alla SLA. Inoltre, la stampata è più rapida dato che il proiettore solidifica ogni singolo strato della resina in maniera uniforme e simultanea.

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MultiJet Printing (MJP): tecnologia che prevede la fusione e deposizione, tramite testine di stampa con ugelli, di strati di resine plastiche liquide. Inoltre, in aggiunta alla resina si impiega anche la cera solubile come materiale da supporto. Una lampada a raggi UV illumina la resina che, anche in questo processo, viene depositata e indurita strato dopo strato.

I materiali impiegati con questa tecnologia di prototipazione rapida 3D sono molto robusti e resistenti anche a temperature molto alte.

Nella tecnologia MultiJet Printing la finitura superficiale e la definizione dei dettagli sono ottime. Essa permette infatti di produrre, in piccoli lotti, sia i prototipi che il prodotto finito.

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POLVERE

Sinterizzazione laser selettiva (SLS): un raggio laser fonde le polveri polimeriche (in genere Nylon/poliammide caricata) e le deposita a strati. E’ una tecnologia di prototipazione rapida 3D ideale per le componenti dalle geometrie anche molto complesse. I prototipi risultano più precisi, resistenti e aventi caratteristiche meccaniche migliori rispetto a quelli ottenuti tramite stereolitografia, tuttavia la rifinitura superficiale è meno buona perché il materiale risulta più granuloso.

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MultiJet Fusion (MJF): come la SLS, impiega polveri di Nylon/PA12 a cui si aggiungono due liquidi appositi (agente di fusione e di rifinitura). L’agente di fusione viene mischiato alla polvere, precedentemente riscaldata, nei punti in cui prenderà corpo il prodotto, mentre l’agente di rifinitura, che si applica sulla superficie del pezzo, migliorerà l’estetica finale. La polvere così additivata viene fatta scorrere sotto una lampada a infrarossi che la polimerizza a strati.

La MultiJet Fusion è la più rapida e la più efficiente tra le tecnologie di sinterizzazione esistenti.

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CONCLUSIONI

La prototipazione rapida 3D trova applicazione in moltissimi ambiti produttivi.
La sua versatilità e la rapidità d’esecuzione a costi contenuti la rendono ormai un passaggio fondamentale nella fase di pre-industrializzazione del prodotto.
Contattaci per ricevere la valutazione del tuo progetto e la quotazione per la tecnologia di prototipazione 3D più adatta al tuo prodotto.

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Cubo con ingranaggi realizzato con tecnica di prototipazione rapida 3D FDM