Stampanti 3D industriali: cosa sono e quali sono le migliori?

Stampanti 3D industriali: cosa sono?

Le stampanti 3D industriali sono macchine che permettono la realizzazione fisica di un progetto di un modello 3D tramite software di modellazione o tramite reverse engineering, attraverso l’utilizzo di scanner 3D in grado di replicare un progetto digitale elaborato con la progettazione assistita da computer, o CAD.

Le stampanti 3D industriali si basano su un metodo additivo di produzione. Al contrario dei metodi tradizionali, che sottraggono materiale dal pieno, le stampanti 3D formano l’oggetto tridimensionale andando a depositare strato su strato del materiale attraverso diverse tecniche. Si definisce “stampa industriale” quando le parti stampate 3D rispettano i requisiti tecnici di produzione delle aziende, sia per prodotti finiti sia per prototipi funzionali.

Secondo una definizione di Chuck Hull, inventore della stereolitografia, primo ad aver portato la prototipazione rapida nel commercio, la definizione di stampa 3D è la seguente:

"La stampa 3D è un sistema per generare oggetti tridimensionali basato sulla creazione di un modello trasversale dell'oggetto da costituire, sulla superficie di un medium fluido capace di alterare il suo stato fisico in risposta a stimoli sinergici quali radiazione incidente, bombardamento di particelle o reazioni chimiche, in lamine adiacenti che rappresentano le sezioni trasversali adiacenti successive dell'oggetto che si integrano tra loro, provvedendo a una progressiva crescita per apposizione dell'oggetto desiderato, per cui un oggetto è creato da una superficie sostanzialmente planare del medium fluido durante il processo di formazione."

Le stampanti 3D industriali stanno diventando un elemento sempre più importante per le aziende manifatturiere che intendono ottimizzare la propria produzione affiancando metodi tradizionali, incapaci di rispondere alle nuove esigenze del mercato. Sono diversi i settori in cui le stampanti 3D industriali possono essere utili e fare la differenza: Manufatturiero, Energia, Mobilità, Aerospaziale, Istruzione e Medicale. I vantaggi dell’uso di stampanti 3D industriali in azienda sono tanti e principalmente legati a fattori di logistica, ottimizzazione della produzione, riduzione dei costi, internalizzazione della produzione delle parti finite (dunque produzione locale), riduzione dei trasporti e delle emissioni, creazione di un magazzino digitale.

Oggi, il maggiore utilizzatore della tecnologia di stampa 3D firmata Roboze è il settore manifatturiero, con il 26% delle applicazioni. Avere una stampante 3D professionale in azienda può essere una rivoluzione per il tuo business: in questo articolo ci soffermeremo sulle caratteristiche e sui vantaggi dell’uso di stampante 3D industriale rispetto alle soluzioni desktop/consumer, e illustreremo diversi casi di applicazione della stampa 3D nei settori automotive, aerospace, manufacturing, energy.

Tecnologie di stampa 3D: quali sono?

Esistono diverse tecnologie di stampa 3D utili per realizzare parti secondo profili e parametri di stampa, ognuna con propri limiti e vantaggi. Tra quelle più utilizzate annoveriamo:

• Tecnologia di stampa 3D FFF (Fused Filament Fabrication)
  È il metodo additivo più utilizzato al mondo che rientra nelle tecnologie basate su solidi fusi. Prevede, infatti, la fusione di un filamento, che viene estruso e depositato strato su strato su un piano di stampa di dimensioni diverse rispetto al proprio volume. È la tecnologia di stampa 3D più diffusa in quanto facile da utilizzare e più versatile rispetto ai materiali di produzione in confronto con altri metodi additivi.
   
• Tecnologia di stampa 3D SLA (Stereolithography)
  Anche la tecnologia SLA vanta una buona versatilità dei materiali ma prevede un processo basato sulla fotopolimerizzazione in cui un laser, strato dopo strato, solidifica una resina liquida. Tra le varie tecnologie vanta la migliore risoluzione grafica ma, comparata con una tecnologia FFF, risulta essere meno prestante dal punto di vista meccanico in quanto strutturalmente più fragile rispetto al filamento fuso. Inoltre, è limitante dal punto di vista delle dimensioni di stampa.
   
• Tecnologia di stampa 3D SLS (Selective Laser Sintering)
  Il metodo SLS si basa su una tecnologia basata su polveri di fusione. L’oggetto, infatti, viene ottenuto utilizzando un materiale in polvere che viene compattato da un laser ad alta potenza in grado di fondere piccole particelle di polvere polimerica. Di solito è tra le tecnologie più costose di stampa 3D ma ha il vantaggio di ottenere maggiore complessità geometrica delle parti in quanto la polvere non fusa sostiene la parte durante la stampa eliminando la necessità di supporti.

Materiali per la stampa 3D: quali sono?

I materiali di stampa 3D giocano un ruolo fondamentale: in forma di filamento, pellets, resine, polveri, ognuno di questi risponde ad esigenze specifiche dell’oggetto finito. Esistono varie famiglie di materiali di stampa 3D, ma a livello industriale le categorie di stampa 3D più utilizzate sono:

• Plastiche

Tra i termoplastici più utilizzati, soprattutto nel settore metalmeccanico, è importante citare la poliammide (nylon) per le sue proprietà di resistenza chimica, all’usura e buona resistenza meccanica. Caricato con fibra di carbonio diventa un’opzione strategica per la produzione di utensili, maschere e guide per le aziende manifatturiere. Negli ultimi anni si è registrata una crescente domanda di polimeri e materiali compositi ad alte prestazioni, forti e funzionali, in grado di resistere ad ambienti difficili e ad alte temperature, come sostegno al cambio di rotta della tecnologia passando da mera soluzione per la prototipazione a sistema di produzione delle applicazioni più avanzate.

• Metalli

La tecnologia di stampa 3D più utilizzata per i metalli prevede la fusione di polveri metalliche attraverso un potente laser. Visti i vantaggi della manifattura additiva rispetto alla manifattura tradizionale, non c’è da stupirsi che sia tra i desideri delle aziende, già abituate a produrre componenti con questi materiali. Anche qui troviamo varie opzioni alle caratteristiche chimico-fisiche e meccaniche richieste dal mercato. Si pensi all’acciaio inox, o all’alluminio, al bronzo o all’argento, fino al titanio, non del tutto diffuso per via dei costi elevati.

• Ceramiche

Più “giovane” rispetto ai materiali polimerici e metallici nella stampa 3D, le ceramiche hanno visto la propria prima ascesa solo recentemente. Utilizzata principalmente per prototipazione e ricerca e sviluppo, la sua crescita nell’adozione da parte degli operatori sta sempre più spingendo gli investimenti per affinare la tecnologia per la produzione di componenti finiti. Riceve grande interesse da settori come l’aerospazio e il medicale

• Resine

Con la tecnologia di stampa 3D che utilizza resine liquide è possibile ottenere componenti molto precisi e con un’ottima risoluzione superficiale. Anche qui la versatilità nella scelta del materiale più idoneo è molto ampia ma, rispetto ai filamenti del metodo FFF, risultano essere di poco più costosi e contemplano fasi in più post stampa per ottenere oggetti più compatti e forti. È molto apprezzata nella gioielleria e settore odontotecnico. La stampa 3D industriale, però, deve dare prova delle proprie capacità contro sistemi consolidati come stampi, fresatura e tornitura, assicurando standard qualitativi e la ripetibilità e il controllo del processo.

Vantaggi dell’uso di una stampante 3D industriale

I vantaggi dell’uso di una stampante 3D industriale sono:

• Scalabilità, produzione locale, ottimizzazione della Supply Chain

Con i sistemi di stampa 3D industriali Roboze, è possibile ottenere la stessa parte in ogni parte del mondo. Questo rivoluzionario approccio sta spostando la produzione dalle zone a basso costo direttamente al luogo di utilizzo. Ne risultano un maggior numero di centri di assemblaggio locali che permettono di produrre un pezzo finito quando serve e dove serve, senza doversi affidare a importazioni. Tutto ciò consente di accorciare sensibilmente la Supply Chain, ridurre il numero di intermediari, migliorare il controllo lungo la filiera e diminuire il lead time sul mercato.

• Processo flessibile, ripetibile e personalizzabile

Soluzioni di stampa 3D industriale come quella di Roboze, offrono la possibilità̀ di imbastire un ecosistema completamente volto alla precisione, alla ripetibilità̀ e al controllo del processo, con maggiore libertà di personalizzazione del prodotto senza dover sopperire ai costi di sviluppo e realizzazione della manifattura tradizionale. L’approccio è molto più flessibile, in quanto consente alle aziende di produrre piccoli lotti personalizzati in modo rapido ed efficace, riducendo i rischi legati a cambi di richieste del mercato.

• Produzione di parti finite (non solo prototipi)

L’ecosistema tecnologico industriale associato all’impiego di materiali compositi, come la Carbon PA PRO o il Carbon PEEK di Roboze, permette di realizzare parti funzionali finite e non solo, dunque, prototipi. 

• Creazione di un magazzino digitale, riduzione dei tempi di attesa

Avendo con la stampa 3D la possibilità di realizzare singoli componenti con bassissimi tempi di attesa e a costo contenuto, diventa ragionevole integrare il magazzino fisico con un inventario digitale contenente i modelli tridimensionali dei pezzi di ricambio. In questo modo, le aziende possono progettare il proprio prodotto centralmente e farne fabbricare le spare parts localmente quando servono e dove servono, mitigando rischi e costi correlati alla gestione del magazzino. Anche le implicazioni in termini logistici sono significative, riducendo il tempo di attesa per il cliente e riducendo l'impronta di carbonio delle merci.

• Riduzione dei trasporti ed emissioni

Portare il valore della produzione al punto di utilizzo vuol dire sicuramente diminuire i trasporti, dunque, i costi e l’impronta di carbonio correlati. Utilizzare, inoltre, superpolimeri e materiali compositi, significa anche avere la possibilità di sostituire il metallo ottenendo parti più leggere. Questo è un fattore molto importante per settori come l’industria aerospaziale e della difesa, dei trasporti e dell'automazione, dove la riduzione della massa gioca un ruolo chiave nel determinare l'efficienza. In queste industrie minore è il peso, minore è il consumo di energia o carburante e maggiore è l'efficienza dei processi: basti pensare che nel settore dell’aviazione ogni chilo risparmiato porta a 73 tonnellate di emissioni di CO2 in meno all'anno.

Perché dovresti avere una stampante 3D professionale in azienda?

Immagina un progetto critico, in cui vuoi aumentare l'efficienza del processo produttivo nella tua azienda. Se si hanno stampe lunghe e materiali costosi, l’ultima cosa che si vuole è che la stampante si guasti quando si è impegnati in programmi di consegna dove il fattore tempo è determinante. Essere in ritardo con la consegna comporterà costi più elevati o nella peggiore delle ipotesi, la perdita dei clienti. Ecco i vantaggi di avere una stampante 3D professionale in azienda:

• Automazione

Non si può essere ripetibili se il processo non è automatizzato: le stampanti desktop non hanno automazione per molte funzioni. Ad esempio, l'allineamento del piano di stampa e la calibrazione dell’asse Z vengono solitamente eseguite manualmente con l'aiuto di uno spessimetro e possono generare imprecisioni nel processo. Alcune stampanti desktop avanzate, d'altra parte, hanno una calibrazione automatica del piano di stampa utilizzando sensori capacitivi, ma questo processo dipende dalla temperatura e non tiene conto dell'usura dei materiali di consumo, risultando imprecisa.

Su ogni stampante 3D industriale, come la ARGO di Roboze, la calibrazione del piano di stampa e dell'asse Z vengono eseguite automaticamente prima di ogni realizzazione in meno di un paio di minuti, ottenendo un processo più preciso e ripetibile.

Per fare un altro esempio, durante il processo di estrusione gli ugelli si sporcano: sulle stampanti desktop, l'utente deve pulire manualmente l'ugello dopo il processo di stampa, quando la macchina è spenta; sulle soluzioni industriali di manifattura additiva come ARGO è invece presente una pulizia automatica degli ugelli, che avviene direttamente in fase di stampa con una riga di codice nel file .gcode.

• Dryer

Una proprietà tipica di molti polimeri è l'igroscopia, definita come la capacità di assorbire l'umidità dall'ambiente circostante. Le molecole d'acqua possono interagire con il polimero e creare un processo di depolimerizzazione che influisce sulle proprietà del materiale, portando ad un degrado delle sue caratteristiche estetiche, chimiche e meccaniche.

Sottoporre un filamento umido al processo di stampa fa evaporare l'acqua all'interno, creando bolle d'aria nel materiale estruso. Ciò si traduce in una bassa adesione tra gli strati, deterioramento della finitura superficiale, oozing, stringing, warping e intasamento continuo dell'estrusore: questo accade sempre sulle stampanti 3D desktop.

Alcune stampanti utilizzano disidratatori o camere a vuoto per essiccare i filamenti. Esistono limitazioni con queste soluzioni: sostituzione del silica gel, temperature limitate e scarsa integrazione con le stampanti.

Le stampanti 3D professionali ARGO di Roboze, invece, sono dotate di HT (alta temperatura ) dryer, un dispositivo in acciaio progettato per essiccare i filamenti durante l'intero processo di stampa 3D. Questo sistema è completamente integrato nelle stampanti, consentendo loro di caricare il filamento e cambiare la bobina automaticamente.

• Sistema del vuoto

Il primo strato gioca un ruolo chiave nella stampa 3D. Per questo motivo il piano di stampa deve garantire un'ottima adesione in modo che il pezzo, soprattutto nel caso di stampe di grandi dimensioni, non si muova o si deformi durante il processo di estrusione.

Le stampanti desktop offrono diverse opzioni per far aderire le parti al piano di stampa: lastre di vetro, superfici microporose o laminati di carbonio su cui è possibile applicare colla vinilica o lacca spray.

Le stampanti 3D industriali come le serie Roboze PRO e ARGO, invece, utilizzano film polimerici che aderiscono perfettamente al piano, grazie al sistema del vuoto. Seguendo semplici regole di affinità chimica, ad ogni filamento è associato uno specifico film polimerico che garantisce sempre la perfetta adesione del primo strato. Questa soluzione velocizza e semplifica l'operazione di messa in servizio e consente di mantenere basse le tolleranze, evitando qualsiasi deformazione anche ad alte temperature.

• Motori

I motori che muovono le stampanti possono essere molto diversi: il più utilizzato, soprattutto nelle stampanti desktop, è il motore passo-passo. Uno dei problemi frequenti con questo motore è la perdita di passo che, in alcuni casi, porta al fallimento del lavoro o ad evidenti imprecisioni del pezzo.
Con l'avvento dei motori brushless sui sistemi ARGO Automate, il controllo del processo consente una maggiore velocità e precisione. Inoltre, i motori brushless sono più affidabili e aumentano la precisione del pezzo finito.

• Fasi di autenticazione

Tutti possono usare una stampante desktop! In alcuni casi, questo potrebbe non essere un vantaggio: potrebbero esserci file di proprietà intellettuale che richiedono maggiore sicurezza. I sistemi Argo consentono diversi livelli di autenticazione per proteggere i dati. A seconda del ruolo nell'azienda, gli utenti avranno diverse funzionalità sulla stampante, aggiungendo livelli di sicurezza. Questa caratteristica aiuta la tracciabilità dell'intero processo produttivo: dalla materia prima fino all'ultimo operatore che apre la macchina dopo la stampa. Tutto ciò che potrebbe andare storto durante il processo viene immediatamente tracciato e identificato.

Stampanti desktop Vs stampanti industriali, qual è la differenza?

Le stampanti desktop hanno il vantaggio di supportare l’utilizzazione di massa della stampa 3D, ma le stampanti industriali sono quelle che garantiscono parti stampate di alta qualità.

Approfondiremo i dettagli di queste principali differenze tra le stampanti 3D desktop e professionali:

1. Camera di stampa
2. Manutenzione
3. Controllo di processo
4. Accuratezza e ripetibilità
5. Scelta del materiale e proprietà
6. Costo
7. Massime dimensioni di stampa
8. Tasso di successo della stampa
9. Automazione
10. Dryer
11. Vacuum system
12. Motori
13. Livelli di autenticazione

L’importanza di una Camera di stampa chiusa

Le stampanti 3D hobbistiche di solito lavorano in una camera aperta, prive di un ambiente di stampa controllato. Questo porta il processo di stampa ad essere fortemente dipendente dagli agenti esterni a cui è soggetto. Ad esempio, le fluttuazioni termiche e dell'aria nella stanza in cui è in funzione la stampante influiscono sulla qualità della parte all’interno di essa.

D’altra parte, avere una camera di stampa chiusa permette un maggiore controllo e protezione dall’ambiente esterno o qualsiasi fluttuazione termica e dell’aria. Questo è il motivo per cui le stampanti professionali come ARGO lavorano in un ambiente controllato.

Alcuni materiali ad alte performance necessitano di essere processati in intervalli di temperatura elevata. In questi casi, la camera calda è obbligatoria per garantire la massima qualità delle parti stampate. Nelle stampanti ARGO, le condizioni della camera di stampa sono controllate e monitorate attraverso 4 sensori posizionati ai 4 angoli. È possibile avere informazioni precise sulla temperatura di esercizio e regolarla automaticamente fino a raggiungere le sue impostazioni ottimali.

Manutenzione della stampante 3D, i vantaggi del Beltless System

Le stampanti desktop possono bloccarsi per tanti motivi e necessitano di diversi step di manutenzione per riprendere l’attività. Il loro meccanismo di movimentazione coinvolge le cinghie, ma una stampante con cinghie è più frequentemente soggetta a manutenzione. Almeno una volta al mese bisognerebbe tendere le cinghie all’interno del dispositivo. Questa operazione necessita di strumenti dedicati e può richiedere anche un'intera giornata di fermo macchina.

L’errore di posizionamento è drasticamente ridotto se si sostituiscono le cinghie con il Beltless System. Inoltre, l'ingranaggio elicoidale consente una trasmissione simultanea e progressiva del carico su più denti, e questo garantisce uno scorrimento fluido tra pignone e cremagliera riducendo rumorosità, usura e surriscaldamenti localizzati.

Le stampanti 3D Roboze richiedono manutenzione?

Con le stampanti ARGO della serie Production, i tempi di manutenzione si riducono del 75%. Essa consiste nell'applicazione di grasso al Teflon sugli assi che vengono unti in meno di 2 ore, senza necessità di attrezzi e con tempi di fermo ridotti.

Tutto è stato studiato per diminuire i tempi di fermo macchina. La manutenzione è ridotta sulle stampanti ARGO anche grazie all'elettronica di alta qualità. Le operazioni sono più semplici grazie al sistema PLC che permette una diagnostica avanzata che identifica i moduli da sostituire o riparare.

La presenza fisica, logistica e commerciale di Roboze e B&R sia in Europa che negli USA, permette di ridurre drasticamente i tempi di consegna delle parti di ricambio.

Controllo di processo della stampante 3D

Il controllo del processo di stampa 3D è il primo passo verso una procedura ripetibile. Per fare ciò, diversi produttori di stampanti hanno lavorato su modi per monitorare e tracciare ogni passaggio. In che modo le stampanti differiscono nel controllo del processo? Diamo un'occhiata a questo:

• Le stampanti 3D desktop sono dotate di controlli cablati in grado di monitorare le funzioni di base all'interno della stampante.
• Le stampanti 3D professionali molto spesso hanno sistemi diversi per il controllo del processo, come i moduli PLC.

Roboze ARGO 500 è dotato del sistema Roboze Automate che permette la valutazione di tutti i parametri forniti dai sensori, assicurando che l'utente sia sempre consapevole delle condizioni di ogni componente della stampante, per ridurre la necessità di operazioni di manutenzione. Il modulo PLC, unitamente ad un avanzato sistema diagnostico, fornisce una panoramica dettagliata delle operazioni eseguite dalla macchina durante la fase di produzione. Grazie al Roboze Automate System, ogni componente del PLC è robusto e intercambiabile, mantenendo l'automazione sempre al passo con le ultime tecnologie.

Le stampanti industriali dispongono anche di sensori di alimentazione del filamento per mettere in pausa la macchina quando il filamento nel sistema di alimentazione si rompe o si esaurisce.

Stampa 3D: precisione e ripetibilità del processo

In genere, le stampanti 3D hanno un sistema di trasferimento del movimento che coinvolge le cinghie, soggette per loro natura a problemi come la deformazione, l'usura e la perdita di calibrazione nel tempo. Questi fattori, associati a giochi elevati e bassa precisione, rendono la deposizione del filamento fuso imprecisa e irripetibile nel tempo.

Rimuovendo le cinghie e introducendo un movimento meccatronico diretto degli assi X e Y, il sistema Beltless di Roboze è allineato con le macchine CNC, fornendo alla meccanica di stampa 3D vere tolleranze micrometriche, rendendo il processo ripetibile e preciso.

Come ottenere parti stampate dalle proprietà migliori in materiali diversi

Le stampanti 3D desktop in genere hanno una gamma limitata di materiali che possono essere utilizzati, principalmente le plastiche comuni come PLA e ABS. È improbabile che utilizzino i compositi o i più impegnativi polimeri ad alte prestazioni. La loro limitazione è dovuta principalmente al limite di temperatura di una testa di estrusione che non può raggiungere i 300 °C. Per stampare materiali e compositi ad alte prestazioni, gli estrusori devono resistere alla temperatura di fusione di questi materiali e applicare anche un adeguato raffreddamento.

Roboze ha sviluppato l'estrusore HVP (Se non conosci questo componente, ne abbiamo parlato in questo articolo dove spieghiamo le necessità di una stampante 3D per stampare PEEK), che può arrivare fino a 450 °C, per massimizzare la qualità delle parti stampate attraverso un sistema di refrigerazione ad aria compressa che facilita l'estrusione di filamenti ad alta viscosità. Grazie al restringimento ceramico interno e al sistema di raffreddamento che consentono un'estrusione polimerica ottimizzata, l'estrusore HVP di Roboze risolve il problema dell'alta viscosità dei polimeri ad alte prestazioni e compositi come PEEK, UltemTM AM9085F e Carbon PEEK.

Ci sono alcune stampanti desktop che affermano di stampare PEEK. Ciò è vero, ma quello che le differenzia dalle stampanti industriali è la cristallinità della parte stampata. Le stampanti con una camera calda impostata alla temperatura corretta consentono una completa cristallizzazione del polimero. Senza una camera calda il materiale è stampato nel suo stato amorfo, con conseguenti proprietà meccaniche, termiche e chimiche inferiori.

Le stampanti desktop non possono riscaldare l'intera camera, utilizzano un piano riscaldato, generalmente con una temperatura massima di 100 °C, per migliorare l'adesione della parte.

Qualità e durata di una stampante 3D industriale

I componenti utilizzati per produrre una stampante desktop sono di bassa qualità perché non sono progettati per durare a lungo sul mercato.

Le stampanti 3D industriali sono state progettate specificamente per resistere alle alte temperature e alle lunghe ore di funzionamento. Sono pronte a lavorare senza sosta per molti giorni, anche settimane. I componenti montati a bordo dei sistemi ARGO sono certificati UL e sono stati testati per lavorare per migliaia di ore in condizioni critiche in termini di umidità, temperatura e vibrazioni. I costi complessivi di una stampante 3D industriale potrebbero sembrare più alti, ma la sua vita utile più lunga.

Dimensione massima di stampa con stampante 3D Industriale

Le comuni stampanti 3D generalmente stampano parti di dimensioni medio-piccole, fino a 200-300 mm per lato.

Se hai bisogno di stampare parti più grandi, dovresti usare una stampante in grado di farlo.

Le stampanti Argo consentono di stampare pezzi con un volume massimo di 500x500x500 mm rendendo possibile la produzione di pezzi di grandi dimensioni, precisa e veloce. Grazie alle due diverse configurazioni, Velocità e Qualità, l'utente può decidere di stampare le parti con maggiore velocità o miglior grado di dettaglio.

Stampante 3D industriale e percentuale di successo di stampa

Non sai mai cosa può andare storto con una stampante 3D desktop.

L'estrusore potrebbe ostruirsi, il processo potrebbe interrompersi improvvisamente per qualsiasi motivo. Si stima che il 40% delle stampe di durata superiore a 72 ore si interrompa prima del completamento. Con la tecnologia Roboze Automate, le stampanti ARGO 500 monitorano sempre ogni parametro importante della stampante stessa. In caso di problemi improvvisi, la stampante potrà semplicemente mettersi in pausa. La pausa consentirà all'utente di eseguire una rapida manutenzione e di riprendere il lavoro di stampa.

Questa caratteristica, combinata con il sistema di automazione che fornisce un controllo avanzato di tutta l'elettronica della stampante, aumenta drasticamente la percentuale di successo di stampa di Roboze ARGO.

Questo parametro è importante soprattutto nelle stampe di grandi dimensioni, dove le stampanti 3D desktop non garantiscono il completamento corretto del processo.

Avere un alto tasso di successo di stampa consente di fare affidamento sui sistemi di produzione e di consegnare i prodotti in tempo.

Settori di applicazione per le stampanti 3D industriali

L'uso delle soluzioni Roboze per la produzione additiva (AM) si è diffuso in molti settori. Ecco la quota di applicazioni in base ai principali settori di interesse: 

• Manufatturiero
• Energia
• Mobilità
• Aerospaziale
• Istruzione
• Medicale

Il maggiore utilizzatore della tecnologia Roboze è il settore manifatturiero. Seguono i settori dell'energia e della mobilità con circa un quinto delle applicazioni ciascuno. In questi settori l'attenzione è in gran parte la stessa: ottimizzazione delle parti e riduzione del peso, nonché produzione di pezzi di ricambio e attrezzaggi.

Le aziende in generale sono ancora riluttanti a produrre parti e questo è particolarmente vero per i settori fortemente regolamentati che sono i principali clienti di Roboze. In un primo momento, le aziende preferiscono utilizzare l'AM per le parti di ausilio alla produzione, come attrezzature, dime e fissaggi, ma è in crescita la tendenza ad utilizzare questa tecnologia per la produzione di parti ad uso finale. Un esempio sono le guarnizioni, utilizzate nel settore dell'energia, insieme agli elementi rotanti. Anche gli stampi sono applicazioni richieste dalle industrie manifatturiere.
Infine, ci sono applicazioni più specializzate come condotti, connettori e interni, più comuni in settori come quello aerospaziale. In questo contesto la quota di applicazioni è più bassa perché questi settori ad alta tecnologia tendono a produrre volumi minori di componenti rispetto all'industria manifatturiera.

• Stampa 3D per l’industria aerospaziale

L'industria aerospaziale fa largo uso della stampa 3D grazie alla capacità di ottenere significative riduzioni di massa, anche grazie alla sostituzione del metallo, e ottimizzazioni dal punto di vista del design. Un altro fattore determinante è rappresentato dai piccoli volumi di produzione che comportano elevati costi per pezzo, mentre nella stampa 3D il costo per pezzo rimane invariato indipendentemente dalla quantità. Come nel caso del settore energetico e della mobilità, anche attrezzaggi e i pezzi di ricambio sono fattori trainanti. 

• Stampa 3D per la ricerca

I centri di ricerca e gli istituti educativi fanno largo uso delle soluzioni di stampa Roboze sia come strumento utile per progetti di ricerca di centri, laboratori e università, sia per la produzione di apparecchiature sperimentali in modo rapido e a basso costo.

• Stampa 3D per il campo biomedico

L'adozione della stampa 3D in campo biomedicale è ancora in crescita, ma si stanno scoprendo sempre più applicazioni che sfruttano questa tecnologia, come strumenti chirurgici, dispositivi ausiliari e supporti.

Stampanti 3D industriali Roboze: casi studio

• Pinze per linee di produzione automatizzate nell’industria robotica

Un'azienda attiva nell'industria manifatturiera utilizza le pinze di presa stampate 3D in PEEK per le operazioni di prelievo e posizionamento nelle linee di produzione automatizzate. Le pinze hanno sagome specifiche alle loro estremità che consentono di prelevare, afferrare, trasportare o guidare gli oggetti. Le pinze in polimero si adattano agli oggetti che prelevano, senza graffiarli, mentre le pinze in metallo tendono a graffiare gli oggetti prelevati. Le pinze in PEEK sono comuni negli ambienti regolamentati, dove la velocità delle operazioni di prelievo e posizionamento è elevata: grazie al basso tasso di usura di questo materiale, la sua durata è superiore a quella di altre materie plastiche. Inoltre il PEEK ha un basso assorbimento di acqua e un'eccellente resistenza alle temperature e agli agenti chimici.

• Giranti chiuse per il settore Energy

L'utilizzo di giranti stampate in 3D Roboze presenta numerosi vantaggi, sia in termini di materiali che di tempi di realizzazione. Grazie alla rete di partner 3D Parts sparsi in tutto il mondo, le aziende hanno sempre a disposizione una stampante vicina al punto di utilizzo finale, in grado di produrre giranti chiuse just-in-time e on-demand, riducendo notevolmente i tempi di consegna e mettendo in linea il sistema di trasporto dei fluidi rapidamente e con tempi di inattività minimi. La vicinanza al punto di utilizzo della girante accorcia anche i tempi di trasporto e riduce le emissioni di carbonio. Installando le giranti chiuse in Carbon PEEK stampate in 3D da Roboze ARGO 500 è possibile ottenere resistenza alla corrosione e parti più leggere di almeno il 50%, equilibrio meccanico e idraulico e ottimizzazione del ciclo di vita dell'impianto. La soluzione è ideale per applicazioni in acqua di mare, acque reflue e ambienti corrosivi.

• Attrezzi per la laminazione della fibra di carbonio nel settore aerospaziale

La realizzazione di laminati di carbonio prevede il trattamento delle “pelli” (fogli di carbonio impregnati di resina), il conferimento della forma desiderata con l’ausilio di uno o più stampi e la polimerizzazione delle resine in autoclave; la manualità del processo impone bassi volumi ed alti tempi e costi di produzione. Il cliente, attivo nell’industria aeronautica, ha stampato in 3D gli stampi, sostituendo quelli in metallo (acciaio e alluminio) ottenuti per asportazione con macchine CNC. L’attrezzo di formatura, tradizionalmente prodotto in alluminio, è stato realizzato con una poliammide rinforzata con fibre di carbonio (Roboze Carbon PA PRO). La tecnologia Roboze ha permesso di ridurre costi e lead time, alleggerire gli attrezzi ed accelerare le fasi di modifica e validazione del laminato.

• Caso Ducati

Stampando in 3D il paracalore del serbatoio in Carbon PEEK con Roboze ARGO 500, Ducati Corse, durante la fantastica stagione MotoGP 2022, ha ridotto i tempi di sviluppo di circa due settimane, risparmiando il 37% dei costi stimati per tutte le iterazioni prima della realizzazione del componente finale. Quando passione, intuizione ed emozione si uniscono si possono raggiungere traguardi storici!

Verifica come puoi migliorare i tuoi processi produttivi con le soluzioni di stampa 3D industriali Roboze. Roboze mette a disposizione dei propri clienti il proprio know-how nella progettazione e produzione di stampanti 3D industriali e produzione di parti 3D On Demand con i super polimeri ad alta resistenza e alte temperature. I nostri consulenti ascolteranno le tue richieste e ti aiuteranno a individuare la soluzione che fa al caso tuo. Per chiedici una consulenza personalizzata scrivici a info@roboze.com.