Soluzioni di stampa 3D Roboze: il ruolo della manifattura additiva nella produzione di stampi
Soluzioni rapide e versatili per applicazioni nel settore delle fonderie
La produzione di oggetti tramite colata di metalli fusi in appositi stampi, è uno dei più antichi processi di formatura conosciuti, con origini risalenti al 4000 a.C.
Lo sviluppo industriale al quale abbiamo assistito negli ultimi anni, sempre più propenso a logiche di prototipazione rapida e personalizzazione di massa, ha esercitato un’importante influenza anche sulle fonderie, che devono fare i conti con la richiesta di piccoli lotti produttivi in tempi brevi.
In questo processo evolutivo la manifattura additiva gioca un ruolo fondamentale, proponendo una soluzione rapida e versatile per la produzione di parti funzionali dalle geometrie complesse, in grado di abbattere il time to market e mantenere bassi i costi di produzione.
Le soluzioni di stampa 3D sono utilizzate in diversi processi di colata in forma transitoria, la cui forma, impiegata per la realizzazione del pezzo viene distrutta al termine dell’attività.
Questi procedimenti possono prevedere anime permanenti o anime a perdere. Tra le prime si annoverano tecniche come la colata in sabbia (sand casting); tra le seconde, la colata a cera persa (lost wax o investment casting).
Roboze Carbon PA per sand casting
La colata in sabbia è un processo versatile ed economico impiegato sia per la produzione in serie che per piccoli lotti, con pesi che possono variare da pochi grammi a diverse tonnellate.
La tecnica fusoria consiste principalmente nel preparare all’interno di una staffa in terra o sabbia una cavità, detta forma, che ricopia il negativo del pezzo da ottenere. Al suo interno viene colata la lega metallica allo stato fuso.
Una volta solidificata la lega, la forma viene rotta per permettere l’estrazione del getto di fusione, del tutto simile al pezzo finale a meno dei sovrametalli previsti sulle facce funzionali.
Le anime vengono solitamente realizzate in legno, resina o metallo e possono essere costituite anche da molteplici parti (cores) quando sono previsti nel prodotto finito passaggi e cavità.
L’impiego della stampa 3D per la realizzazione delle anime permette di ridurre tempi e costi associati alla produzione di attrezzaggio, abilitando alla realizzazione di parti parzialmente cave con geometrie complesse o personalizzate.
Le proprietà dei compositi Roboze, inoltre, permettono di gestire in maniera adeguata temperature e forze di compressione in gioco durante la fase di formatura della sabbia, garantendo una resistenza ad usura tale da poter realizzare più forme con la medesima anima.
Roboze Ultra per investment casting
L’investment casting è un processo di fusione di getti in forma semi-finita, che necessitano di poche lavorazioni successive alle macchine utensili.
Il processo tradizionale parte dalla realizzazione delle anime a perdere, solitamente ottenute per pressofusione della cera all’interno di uno stampo appositamente costruito in lega di alluminio.
Una volta riunite le anime a formare un “grappolo”, si procede con l’immersione in un impasto ceramico (slurry) e successivamente in una miscela refrattaria.
Una volta pronta, la struttura viene riscaldata fino a fondere la cera, che lascia così una cavità pronta a ricevere il metallo fuso.
L’uso della stampa 3D per la realizzazione diretta dell’anima a perdere permette di non doversi rifornire di stampi in alluminio all’interno dei quali iniettare la cera, eliminando qualsiasi problematica logistica e di magazzino.
Internalizzando il processo produttivo, inoltre, è possibile abbattere i tempi associati, passando dalle 3-4 settimane ai 2-3 giorni, con notevoli risparmi economici.
Il filamento scelto per queste applicazioni è l’Ultra - PLA, un polimero semplice da stampare e che permette di ottenere un’ottima finitura superficiale in classe di tolleranza fine. Le parti prodotte sono solitamente caratterizzate da un basso riempimento (% infill), il che permette di abbattere ulteriormente tempi di produzione e quantitativi di materiale impiegato.
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