Come ridurre il lead time di produzione di utensili e attrezzature con Roboze Xtreme Series

Realizzazione di attrezzature di produzione e stampa 3D

L'attrezzaggio è una parte fondamentale dei processi produttivi. Comprende qualsiasi strumento necessario per la fabbricazione di un prodotto, sia esso parte di un’automobile, una turbina, un’elica o un generico componente in plastica. Esempi di attrezzaggio sono stampi, dita di presa, centratori, fissatori, dime di controllo, taglio e assemblaggio.

In genere, una volta definito il design di un nuovo componente, prima di dare il via al processo produttivo si effettua uno studio dell’intero flusso di lavoro, così da poter progettare e realizzare tutti gli strumenti necessari per una produzione efficiente e standardizzata. Con il passare del tempo, i processi di produzione sono diventati via via più complessi e ottenere utensili in modo tempestivo è diventato estremamente importante, al fine di evitare fermi-macchina e conseguenti ritardi nel lead time. Inoltre, una volta implementato un’attrezzatura, è necessario prevedere una continua manutenzione e sostituzione al fine di evitare problematiche correlate a usura e rottura, aggiungendo un altro potenziale collo di bottiglia per l’azienda.

La manifattura additiva (AM, o stampa 3D), nata come strumento per la prototipazione rapida, è sufficientemente matura per poter esser integrata anche per la produzione di parti funzionali finite. Oggi, infatti, è possibile riprogettare e stampare piccoli lotti di utensili personalizzati, sostituendo resine e metalli con materiali plastici ad alte performance, abbattendo costi, pesi e garantendo proprietà adeguate anche in ambienti corrosivi o ad alte temperature.

La crescente adozione delle tecnologie AM

Con la stampa 3D, la complessità geometrica non influisce sull’economia produttiva, a differenza delle tecnologie di stampa convenzionali, consentendo la produzione di parti personalizzate a una frazione del costo. È anche possibile consolidare diverse parti in un solo componente, modificare quelli esistenti o creare nuovi utensili, tutte cose che possono essere fatte facilmente e rapidamente rispetto ai metodi di produzione tradizionali.

Questi vantaggi hanno portato alla crescente adozione delle tecnologie AM da parte di produttori di attrezzature, fornitori industriali e fornitori di servizi di manifattura additiva. Infatti, secondo un'analisi di SmarTech Analysis, il mercato delle attrezzature stampate è in crescita e si prevede che raggiungerà un valore di 5,48 miliardi di dollari nel 2029.

Come la stampa 3D riduce il lead time di produzione

Sempre più aziende hanno constatato i vantaggi apportati dalla stampa 3D nella produzione di utensili, grazie alla capacità della tecnologia di produrre celermente parti con geometrie personalizzate. La tecnologia di stampa Fused Filament Fabrication (FFF) è estremamente popolare ed è impiegata in tutto il mondo e in molti settori per la sua semplicità, il costo contenuto e l'elevata efficienza produttiva. Il portfolio di filamenti disponibili per questa tecnologia si è espanso nel tempo, arrivando a includere materiali compositi come la Carbon PA di Roboze, un nylon 6-10 rinforzato con fibra di carbonio al 20%. Questo si traduce in parti con proprietà ideali per diverse tipologie di attrezzature, come la resistenza alla trazione di 130 MPa e la resistenza alla flessione di 150 MPa.

Come accennato, la realizzazione delle attrezzature può essere un grave collo di bottiglia nel processo di produzione. Le tecnologie tradizionali hanno tempi di consegna di giorni o settimane e costi elevati, ma la stampa 3D può accorciare il lead time di produzione a giorni o, addirittura, ore. La maggiore velocità di produzione permette una sensibile riduzione dei tempi di consegna, abbattendo fermi-macchina e aumentando l’efficienza dei processi.

La duplice soluzione di Roboze

Roboze offre una duplice soluzione per la produzione di utensili e attrezzi. Innanzitutto, le stampanti 3D della serie Xtreme: questi dispositivi hanno avuto un successo incredibile, trovando posto in molte industrie per produrre utensili e pezzi di ricambio su richiesta e just-in-time in modo affidabile ed economico. Grazie al Beltless System brevettato, all'Ht Dryer integrato, ai processi automatizzati per il livellamento del piano di stampa e per il caricamento del filamento e alla versatilità fornita dai tecnopolimeri processabili, la serie Xtreme ha dimostrato di essere molto apprezzata in una vasta gamma di applicazioni.

In secondo luogo, la serie Xtreme è ora dotata di un vantaggio extra, progettato specificamente per quando la velocità di stampa 3D è essenziale: il profilo UltraFast con la Carbon PA. Come già detto, la Carbon PA è un materiale estremamente rigido, con un modulo elastico di 9,3 GPa e un modulo di flessione di 7 GPa, ideale per produrre utensili e attrezzature. Pertanto, Roboze ha ritenuto opportuno sviluppare il profilo di stampa UltraFast per la Carbon PA specificatamente per supportare le linee produttive. Il profilo garantisce stampe 3D di alta qualità riducendo al minimo il tempo di stampa, il che si traduce in tempi di produzione di utensili a una frazione del costo della produzione tradizionale. L’opportunità di creare un magazzino digitale di queste parti permette di ridurre il bisogno di immagazzinarle fisicamente e di stampare 3D on-demand.

La velocità di stampa Roboze rispetto alle altre soluzioni

I principali fattori che influenzano il tempo di stampa sono:

• Risoluzione: dipende dal numero dei layers e dal diametro dell'ugello. Un modello con layer sottili richiederà naturalmente più tempo per la stampa di uno con layer più spessi. Collegato a questo è il diametro dell'ugello; un ugello più grande può depositare più materiale, accelerando così la stampa;
• Dimensione della parte da stampare: un modello di grandi dimensioni richiede più tempo per la stampa rispetto a uno piccolo. Ad esempio, stampare un piccolo cubo richiede meno tempo per la stampa rispetto a un vaso di grandi dimensioni;
• In-fill: maggiore è il “riempimento”, più filamento deve essere depositato e quindi più lungo sarà il tempo di stampa;
• Velocità di stampa: un feed-rate maggiore accelera significativamente il processo di stampa;
• La complessità del modello: una parte che prevede molte retrazioni e spostamenti dell’ugello richiede solitamente più tempo per essere stampato, rispetto a un modello molto semplice. Per esempio, un cubo sarà stampato più velocemente rispetto a un pezzo di gioielleria molto dettagliato.

Il profilo UltraFast per Carbon PA utilizza un ugello di 0,8 mm con un'altezza layer di 0,36 mm per produrre le parti il più velocemente possibile, mantenendo prestazioni meccaniche e un livello di qualità estremamente elevati.

Per dimostrare l’impatto del profilo UltraFast per Carbon PA in uno scenario produttivo quando raffrontato ad altre soluzioni FFF presenti sul mercato, è stato realizzato un confronto con parti di diverse dimensioni, grado di complessità e quantità di in-fill. I risultati possono essere consultati nella tabella 1.

Se si considera l'intera tabella, la soluzione di Roboze è sempre la più veloce rispetto a soluzioni simili sul mercato, indipendentemente dalle dimensioni della parte, dalla complessità o dall'in-fill. Tranne che per le parti piccole e semplici che hanno il 20% di in-fill, il profilo UltraFast combinato con le stampanti 3D Xtreme produce le parti almeno il 25% più velocemente, raggiungendo un picco di quasi il doppio della velocità nel caso di parti con più in-fill. Inoltre, le proprietà meccaniche della Carbon PA si traducono in parti estremamente forti che vengono stampate con la precisione e la ripetibilità tipica di Roboze.

Non esitare a contattarci per una consulenza personalizzata: i nostri esperti possono consigliarti la migliore soluzione Roboze per le tue personali esigenze di produzione.