17 Prototipazione Rapida Roma 3 [Sola lettura] [modalit ... · Università degli Studi di Roma 3...

Università degli Studi di Roma 3Corso di Complementi di Tecnologia Meccanica

Prototipazione Rapida Prototipazione Rapida

IntroduzionePrototipo

Prototipazione rapidaTecniche di prototipazione rapida

I processi consolidatiStereolitografia

Solid Ground CuringSelective Laser Sintering

1Prototipazione Rapida

Selective Laser SinteringFused Deposition Modeling

Laminated Object Manufacturing

Le tecniche emergentiMulti Jet Modelling (MJM)

Ballistic Particle Manufacturing (MJM)Sanders Prototype Inc (SPI)

Three Dimensional Printing (3DP)

I sistemi in fase di sviluppoCaratteristiche riepilogative

Rapid Tooling


Introduzione

� Interazione energetica pezzo-sistema:

Forma d’energia

� Caratteristiche pezzo durante la trasformazione:

Modi generali di classificare una tecnologia:


Stato della materia

Variazione di massa

� Tipo di interazione:

Superficiale

Volumetrica


�Asportazione di materiale:

asportazione di truciololavorazioni non convenzionali

�Formatura di materiale:

Criteri di classificazione di una tecnologia di produzione in funzione della variazione di massa:


�Formatura di materiale:

fusionedeformazione plastica

�Aggiunta di materiale:

prototipazione rapida


PROTOTIPO

… per un’azienda che produce satelliti il prototipo è il prodotto finale

… per un’azienda che produce penne a sfera lo sviluppo del prodotto può richiedere alcune decine di prototipi

E’ la prima esplicitazione dell’idea progettuale, quindi rappresenta il primo oggetto di una serie,ma ha valenze diverse in relazione alle tipologie di prodotto …


Scopo:• verifiche di stile (analisi visive, studi di tipo ergonomico, etc)• prove funzionali • prove di montaggio (verifica degli accoppiamenti tra le parti) • realizzazione di un “master” da utilizzare per la creazione di uno

stampo per la replica dell’oggetto


TIPOLOGIE di Prototipi

Prototipi concettuali

Prototipi funzionali Prototipi

tecnici Prototipi pre-

serie

Obiettivi • Valutazione della forma

• Verifiche di montaggio

• Analisi delle difficoltà

• Valutazione delle prestazioni con prove funzionali

• Ottimizzazione del prodotto per la funzione

• Valutazione delle prestazioni del prodotto e del ciclo di fabbricazione

• Valutazione finale del prodotto (sono ammesse poche modifiche


difficoltà tecnologiche

• Analisi delle sollecitazioni con metodi fotoelastici

funzione fabbricazione • Ottimizzazione

delle tecnologie di fabbricazione

modifiche marginali)

Materiale qualsiasi simile Molto simile definitivo

Tecnologia di fabbricazione

non è considerato non è considerato simile definitiva


La PROTOTIPAZIONE RAPIDA (RP) è unatecnologia innovativa che rende possibile laproduzione, in poche ore e senza l’uso di utensili, dioggetti di geometria “comunque” complessa,

Tradizionalmente la realizzazione di prototipi è assegnata a modellisti, che sulla base delle indicazionidei progettisti e dei disegnatori, li realizzano manualmente con costi e tempi assai elevati.

PROTOTIPAZIONE RAPIDA


oggetti di geometria “comunque” complessa,direttamente dal modello matematico dell’oggettorealizzato su di un sistema CAD tridimensionale.

Ogni elemento può essere pensato come un’unione di tantesezioni di spessore infinitesimo.Il prototipo viene così realizzato sezione dopo sezione, trasformando intal modo il problema tridimensionale in bidimensionale.

Concetto base


CRONOLOGIA:

fine anni Settanta:gli americani Herbert e Hull e il giapponese Kodama sviluppano indipendentemente un sistema disolidificazione selettiva di un fotopolimero per costruire un oggetto tridimensionale per strati successivi1986:Hull brevetta un sistema che chiama “stereolitografia”1986-87:si sviluppa la maggior parte dei sistemi alternativi di RP1987:la 3D System presenta la prima macchina (SLA1)1989:


1989:la macchina SLA 250 viene posta in commercio dalla 3D System1991-93:vengono commercializzate le macchine Cubital, DTM, EOS, Helysys, Stratasys con tecnologie alternativealla stereolitografia1994:la Sanders commercializza la prima macchina RP avente un costo inferiore ai 100.000$1996:la 3D System e la Stratasys introducono sul mercato i modellatori concettuali da destinare all’ufficiotecnicodal 1996 ad oggi:diffusione in tutto il mondo di nuove tecniche RP


• Fast Prototyping

• Direct Cad Manufacturing

• Instant Manufacturing

Altre denominazioni di Rapid prototyping


• Rapid Manufacturing

• Solid Freeform Fabrication

• Material Incress Manufacturing

• Layer by layer Manufacturing

• Desktop Manufacturing


1. Trasformazione dell’oggetto progettato al CAD in un formato compatibile con il SW di gestione

della macchina RP (lo standard grafico tipico è .STL)

2. Lettura del file .STL da parte del SW della macchina RP per l’esecuzione di:

• orientamento del pezzo per costruzione ottimale in termini di precisione

dimensionale e rugosità superficiale

Fasi del CICLO


3. Esecuzione slicing per la definizione delle sezioni di costruzione

4. Definizione del file dati da inviare al calcolatore di gestione della macchina

5. Costruzione fisica delle varie sezioni del prototipo sulla macchina RP

6. Esecuzione dell’eventuale post-trattamento

7. Rimozione dei supporti e finitura manuale del pezzo

dimensionale e rugosità superficiale

• generazione dei supporti, operazione necessaria per sostenere le parti

sporgenti del pezzo


Fasi del CICLO



Lo standard grafico .STL (Solid To Layer) è statointrodotto dalla società americana 3D System.Permette di rappresentare in maniera semplificatale superfici interne ed esterne del pezzo tramitefaccette triangolari che per definizione sonopiane.

File .STL


Pericolo di cracking del modelloSi possono commettere degli errori nellarealizzazione del file e quindi generare dellestrutture che non possono essere costruite inquanto non hanno un senso dal punto di vistafisico.Occorre porre attenzione particolare alla chiusuraed alla connessione di tutte le superfici.


è importante sia per la rugosità superficiale sia per ridurre i tempi macchina.

Orientamento:


Oggetto da realizzare


• evitano fenomeni di distorsione (ad es. curldistorsion)

• evitano l’ancoraggio diretto sull’elevatore cherenderebbe difficoltosa la rimozione delmodello

• devono essere robusti per sostenere il peso

Generazione dei supporti:


• devono essere robusti per sostenere il pesoproprio del modello

• facilmente identificabili ed asportabili

• devono richiedere un consumo ridotto diresina

• disponibili procedure automatiche (mediantesoftware)


Slicing:Intersezione del modello, completo di supporti,con una serie di piani la cui normale è parallelaalla direzione di costruzione, per ottenere lesingole sezioni (∆s = 0,05 ÷ 0,5 mm)

Dalle fasi precedentemente descritte derivano due sorgenti di errore (da sommare ai limiti di precisione della macchina RP) :


Facetting (o faccettatura):Errore dovuto alla approssimazione dellesuperfici con una serie di triangoli. L’effetto puòessere contenuto andando ad aumentare ilnumero di triangoli.

� Si appesantisce il modello CAD � il temponecessario alla elaborazione del file.

precisione della macchina RP) :


Staircase (o effetto scala):Errore dovuto alla costruzione di sezioni di spessore finito che determinano la rugosità superficiale del particolare. Attualmente i sistemi RP, operano con slicing fisso (a) e non con slicing adattivo (b).

Consente la modificadello spessore degli


La superficie reale è tenuta all’interno dall’operazione di slicing.

dello spessore deglistrati in funzione dellacurvatura


Tecniche di prototipazione rapida



Confronto tra sistemi di prototipazione convenzionale e rapida *


* Studio condotto dalla Swinburne University of Technology


Vantaggi strategici:

• Costi e tempi inferiori per la realizzazione dimodelli

• Riduzione del tempo di lancio del prodotto• Possibilità di realizzare produzione simultanea• Rapidità nello sviluppo e nella gestione delle

modifiche del progetto

Vantaggi di produzione:

• Nella produzione di oggetti complessi letecniche RP permettono di trovare errori primadi preparare e disegnare le attrezzatureprincipali e ausiliarie

• I modelli possono essere usati per fusione acera persa, per ottenere stampi in silicone o di

Vantaggi derivanti dalla introduzione di tecniche RP


modifiche del progetto• Capacità di trovare errori e problemi di

progetto nelle fasi di sviluppo• Maggiore flessibilità• Maggiore soddisfazione del cliente• Maggiore competitività

cera persa, per ottenere stampi in silicone o dimetallo per oggetti in plastica

• Si riduce il numero complessivo di attrezzaturedi prova perché esse entrano in produzionesolo quando è stato creato il prototipo

• Il modello matematico realizzato con un CAD3D può essere interfacciato con altri sistemi diproduzione assistita

• La qualità finale del manufatto migliora rispettoalle tecniche tradizionali


Svantaggi:

• I costi delle macchine sono attualmente elevati

• La velocità di fabbricazione del particolare è piuttosto bassa

• l’integrità strutturale e la finitura superficiale sono ancora inferiori rispetto alle tecniche tradizionali

Svantaggi derivanti dalla introduzione di tecniche RP



SISTEMI IN FASE DI SVILUPPO

Classificazione delle Tecniche di Prototipazione Rapida

PROCESSI CONSOLIDATI

TECNICHE EMERGENTI



Stereolitografia (SLA): basata sulla fotopolimerizzazione di una resina liquidasensibile alla radiazione ultravioletta emessa da una sorgente laser e focalizzatasul pelo liquido con un sistema di specchi.

Solid Ground Curing (SGC): basata sulla fotopolimerizzazione di unfotopolimero ma utilizza un lampada ad ultravioletti che permette l’indurimentocontemporaneo dell’intera sezione.

Selective Laser Sintering (SLS): viene sfruttata la radiazione emessa da una

I processi consolidati

Principali produttori

Cubital

3D System e EOS


Selective Laser Sintering (SLS): viene sfruttata la radiazione emessa da unasorgente laser CO2 per “sinterizzare” polveri precompresse di materiali differentisu di una struttura di supporto.

Fused Deposition Modeling (FDM): ciascuna sezione del prototipo vienerealizzata mediante la deposizione di un polimero termoplastico mediante unugello di estrusione.

Laminated Object Manufacturing (LOM): basata sull’incollaggio o sul tagliodi fogli di carta per la costruzione del prototipo. Si utilizza carta prerivestita suun lato con politene per realizzare l’incollaggio allo stato precedente e laradiazione laser per il taglio della sezione.

DTM e EOS

Stratasys

Helysis


Stereolitografia (SLA)

• il primo brevetto di stereolitografia viene depositato nel 1986 da Charles Hull• primo sistema di RP reso commercialmente disponibile dalla società californiana 3D Systems (1987)• il più diffuso sul mercato mondiale (oltre 700 installazioni) • SLA è l’abbreviazione di StereoLitographic Apparatus• coinvolge quattro differenti tecnologie: laser, ottica, chimica dei fotopolimeri, software

Si basa sulla polimerizzazione mediante una sorgente laser di una resina liquida fotosensibile



Una resina fotopolimerica viene investitada una sorgente laser che fa solidificare ilprofilo voluto.

La radiazione giunge al materiale dopoessere stata riflessa da prismi a partire daun laser di qualche decina di watt.

Al termine di questa fase una lama


Al termine di questa fase una lamalivellatrice rende uniforme il piano solidoche viene abbassato e successivamentericoperto con nuova resina.L’oggetto viene costruito strato per stratodal basso verso l’alto.

I supporti devono essere integrati nelprogetto (con l’aiuto del software digestione) e vengono rimossi al terminedella lavorazione


IL PROCESSO

• preparazione del file macchina, • fotopolimerizzazione, • pulizia, • post-trattamento, • finitura

a partire dal file .STL del modello CAD tridimensionale


PREPARAZIONE del file macchina

Avviene su workstation, e prevede:

- l’ esecuzione dello slicing, per ricavare le sezioni del modello- la generazione dei supporti, ove necessari, per il sostegno del modello durante la fase di costruzione


FOTOPOLIMERIZZAZIONE

Il fascio di una sorgente laser (P ≈ decine di mW) viene focalizzato, sotto ilcontrollo del calcolatore, mediante un opportuno sistema di ottica, sullasuperficie della vasca contenente la resina liquida


Sorgenti laser a gas•HeCd : bassi costi di acquisto e gestione, basso assorbimento, limitata potenza di uscita, limitataproduttività, macchine più piccole•Ar+ : potenza di uscita più elevata e costi di acquisto e gestione maggiori, macchine più grandi

Sorgenti laser allo stato solidoNd:YVO: lavora in modalità pulsata, garantisce maggiore durata di vita rispetto alle altre sorgenti


L’interazione sorgente laser - fotopolimero innesca una reazione chimica acatena che ha per effetto la solidificazione di esso.Per ragioni di tempo di polimerizzazione, il laser non può solidificareintegralmente la sezione ma si limita al suo profilo e ad un certo numero di lineeche congiungono il perimetro (hatch).La loro geometria influenza la distorsione del modello.



Una volta realizzata la prima sezione del pezzo, su una piastra di acciaio foratadenominata elevatore, questa si abbassa di una quantità pari allo spessore difotopolimero solidificato (0.1÷0.4 mm).


Inizia quindi la fase di ricoprimento e livellamento: una lama ricopre la sezioneappena costruita con uno strato di fotopolimero liquido. Alcuni µm dello stratoindurito a contatto con l’atmosfera rimangono liquidi, poiché l’ossigeno inibisce lareazione chimica, e questo agevola la successiva adesione tra gli strati.

Il pezzo prodotto (green part) contiene liquido intrappolato al suo interno e anche lepareti non sono completamente polimerizzate.


PULIZIA

POST-TRATTAMENTO

- esposizione ad una lampada a raggi ultravioletti per completare il processo difotopolimerizzazione sia delle parti già solidificate che della resina liquida intrappolataall’interno del pezzo (red part).

- estrazione del pezzo dalla vasca.- eliminazione della resina liquida con isopropanolo- successiva applicazione di acetone.


FINITURA

all’interno del pezzo (red part).Durata del post-trattamento: 1 ÷ 12 ore in funzione del tipo di resina utilizzata, dellacomplessità del pezzo e delle sue dimensioni

- asportazione dei supporti- finitura manuale del prototipo.- successiva verniciatura, sabbiatura o altra finitura superficiale


Elevatore e sistema di livellamento (3D System)

A: abbassamento elevatore e attesa perchévengano riempite tutte le cavità


B: sollevamento sopra il pelo libero

C: livellamento. La lama è ad unadistanza dal pezzo pari allo spessoredegli strati


Elevatore e sistema di livellamento (3D System)

D: posizionamento per la formazione dello stratosuccessivo


E: attesa per il ritorno del livello naturaledella resina

F: il processo può riprendere. Una sequenzacosì complessa (≈45 s per strato) è necessariaper limitare la formazione di cavità all’internodel prototipo


Elevatore e sistema di livellamento (EOS)

A: abbassamento elevatore di uno spessore

B: distribuzione resina liquida


C: livellamento

D: il processo può riprendere

Questa strategia attiva riduce i tempi di questa fase (≈20 s per strato) e limita la probabilità di produrre vuoti


Fattori che influenzano la qualità del prodotto



Proprietà del materiale influenti sulla qualità del prodotto

viscosità: influenza l’uniformità e la precisione del ricoprimento ed è legata

al ritiro volumetrico

bassa � elevati ritiri

alta � elevati tempi di ricoprimento


tensione superficiale: capacità della resina liquida di “bagnare” lo strato

polimerizzato

uniformità e stabilità: la seperazione dei componenti della resina determina

un comportamento non uniforme, pregiudicando la qualità del pezzo


Parametri macchina influenti sulla qualità del prodotto

potenza del laser: la distribuzione dell’irraggiamento deve essere gaussianaper ottenere una perfetta polimerizzazione

sistema di focalizzazione del laser


precisione e ripetibilità di posizionamento dell’elevatore garantiscono lacostanza dello spessore e l’allineamento delle sezioni

sequenza di ricoprimento (altezza costante, velocità)


Parametri di processo influenti sulla qualità del prodotto

spessore dello strato: compromesso tra la rugosità ed i tempi di costruzione

velocità di scansione: compromesso tra gli errori del sistema di focalizzazione ed itempi di costruzione

strategia di scansione: la polimerizzazione degli strati sempre nella stessa direzionecausa il concentramento del ritiro in certe zone


hatch (strategia di riempimento)

compensazione: parametri per compensare ritiro e distorsioni, funzione delmateriale e della geometria del pezzo


Curl distorsion

Si verifica in presenza di parti sporgenti come conseguenza del ritiro di ciascuno strato

Il primo strato è libero di ritirarsi


Può essere ridotto con appositi supporti che vincolano il primo strato

Il ritiro del secondo strato èvincolato dallo strato sottostante

Introduce grosse deformazioni del pezzo, rotture e delaminazioni


I MATERIALI

fotopolimero acrilico (bassa viscosità)produzione di modelli estetici o repliche anatomiche, dove il tempo di costruzione è più importante della precisione del pezzo

fotopolimero epossidico (elevata viscosità) produzione di prototipi funzionali, dove è fondamentale minimizzare gli errori geometrici

resine per la produzione di elementi assimilabili ad elastomeri

resine viniliche per applicazioni di microfusione


Principali caratteristiche :

• elevata reattività alla radiazione laser utilizzata

• viscosità stabile e controllabile

• limitata volatilità

• limitata tossicità

• basso ritiro

• bassa energia di attivazione

• buone proprietà meccaniche dopo la polimerizzazione

resine viniliche per applicazioni di microfusione


LE MACCHINE

SLA190 SLA250 SLA350 SLA500

Dimensioni max del pezzo (mm) 190x190 x254 250x250 x250 350x350 x400 508x508 x584

Tipo laser HeCd HeCd Nd:YV04 Ar+

Durata min laser (h) 2000 2000 5000 2000

Potenza del laser (mW) 7.5 16 160 200

Dimensioni dello spot (mm) 0.20.29 0.20.29 0.25 0.25

Velocità di scansione (m/s) 0.8 0.8 5 2.5

Macchine 3D System


Velocità di scansione (m/s) 0.8 0.8 5 2.5

Risoluzione elevatore (mm) 0.003 0.003 0.002 0.002

Ripetibilità pos. elevatore (mm) 0.008 0.008 0.05 0.03

Max peso sopportato (kg) 6.8 9.1 56.8 68

Capacità della vasca (l) 20.8 40 99 254

Spessore min strato (mm) 0.1 0.1 0.05 0.13

Ingombro (m) 0.7x1.2 x1.6 0.7x1.2 x1.6 0.95x 1.02x2 3.5x1.8 x1.8

Peso (kg) 272 295 750 1135

Precisione dichiarata (mm) ±0.2 ±0.2 ±0.1 ±0.2

Costo di massima ($) 110.000 205.000 420.000 500.000


LE MACCHINE

Macchine EOS

Stereos Desktop Stereo max 600

Dimensioni massime del pezzo (mm) 250x250 x250 600x600 x400

Tipo di laser HeCd Nd:YAG

Durata minima laser (h) 2000 10000

Potenza del laser (mW) 40 250

Dimensioni dello spot (mm) 0.15 0.15


Dimensioni dello spot (mm) 0.15 0.15

Velocità di scansione (m/s) Fino a 2 Fino a 10

Spessore minimo strato (mm) 0.1 0.1

Capacità della vasca (l) 45 230

Ingombro (m) 1.25x0.7x1.1 1.8x2x2.2

Peso (kg) 700 1300

Precisione dichiarate (mm) ±0.1 ±0.1

Costo di massima ($) 200.000 480.000


Solid Ground Curing (SGC)

Si basa sulla polimerizzazione mediante una lampada ad ultravioletti di un fotopolimero

• è stata sviluppata dalla Cubital Ltd., una società di ricerca e sviluppo del gruppo Scitex fondata nel 1987 dalla Harwix GmbH, dalla Cial Electronics Industries, dalla stessa Scitex Corporation e da una gruppo di investitori privati

• unico produttore e depositario dei brevetti è la società israeliana Cubital (sedi sussidiarie: Stati Uniti e Germania)

• l’obiettivo è quello di eliminare i due inconvenienti della stereolitografia: la generazione dei supporti ed il post-trattamento



• un sottile strato di fotopolimero liquido vienedeposto su di una tavola portapezzomovimentata da un elevatore

Fase 1

IL PROCESSO



• la sezione generata dal software viene utilizzataper produrre, su un una lastra di vetro, unamaschera che riproduce in negativo la sezionestessa (simile al toner nelle fotocopiatrici)

• la lastra di vetro viene posizionata al di sopradell’elevatore e la successiva esposizione alleradiazioni ultraviolette generate da una lampadaconsente la solidificazione dell’intera sezione delprototipo


Fase 2

• l’elevatore trasla sotto una stazionedi aspirazione per eliminare la resinanon polimerizzata

Fase 3

• sull'intera superficie viene depostouno strato di cera liquida che


uno strato di cera liquida cheimmediatamente dopo verràsolidificata impiegando una piastraraffreddata

Fase 4

• lo strato costituito da cera e resina solidificate viene fresato per ottenere una sezione dispessore costante;

• i trucioli vengono asportati con un dispositivo a depressione


Fase 5

• l'elevatore si abbassa di una quantitàpari allo spessore della sezionecostruita, la lastra di vetro vieneripulita, un nuovo sottile strato difotopolimero viene depostosull'elevatore e il processo riprendefino al completamento del prototipo


Al termine si ottiene un bloccocompatto di cera e resina solidificata.

La cera viene eliminata mediantelavaggio finale con miscela di acquae acido citrico a 60°.

CICLO


• Assenza di supporti• Solidificazione contemporanea di tutta la sezione e quindi:

Vantaggi rispetto alla stereolitografia

� tempi minori� non necessaria la definizione dei riempimenti� software più semplice� riduzione deformazioni


• Assenza del post-trattamento• Spessore delle sezioni più uniforme per effetto della lavorazione meccanica di

ciascuno strato• E’ possibile utilizzare resine ad alta viscosità che permettono di ridurre i ritiri di

solidificazione • Tempi di generazione di uno strato (≈70s) indipendenti dalla sezione • Sorgente a ultravioletti meno costosa e di maggiore durata• Assenza del sistema di focalizzazione


• La divergenza delle radiazioni determina una leggera inclinazione del profilo dellasezione

• Il blocco di cera ha sempre le stesse dimensioni. Per ridurre gli sprechi èimperativo ottimizzare il volume di lavoro producendo più elementicontemporaneamente

• La resina scartata, essendo mista a cera, non può essere recuperata• Il sistema di aspirazione può causare bolle d’aria tra gli strati

Svantaggi rispetto alla stereolitografia


• Il sistema di aspirazione può causare bolle d’aria tra gli strati• Macchina più complessa rispetto alle altre tecniche


I MATERIALI

1. Fotopolimero: su base acrilica ad alta viscosità. Periodo di conservazione 6 mesi se protetti dalla luce e a T<50°C


2. Cera: solubile in acqua con punto di rammollimento di 65°C, densità di 1,2 g/cm3, viscosità di1500mPa/s a 67°C. Periodo di conservazione illimitato a T< 90°C

3. Toner: di tipo ionografico solido, sotto forma di polvere nera fine (10 ÷ 20 µm), pesospecifico 1,5 ÷ 1,7 g/cm3, punto di fusione superiore a 100°C. Periodo di conservazioneillimitato


LE MACCHINE

Sono attualmente in produzione due tipi di macchine:Solider 4600Solider 5600



Selective Laser Sintering (SLS)

• è stata sviluppata da Carl Deckard presso l'Università del Texsas a Austin.• Nel 1986 Paul F. McClure, venuto a conoscenza del lavoro di Deckard, fondò la Dtm

Corporation.• La società mise in commercio la prima macchina basata su questa tecnologia (la SLS Model

125) nel 1989.• La Dtm inoltre collabora con le strutture del proprio socio di maggioranza, la BF Goodrich

Company, per sviluppare nuovi materiali da utilizzare con questa tecnologia.

Si basa sulla sinterizzazione mediante laser di polveri metalliche, polimeriche e sabbierivestite


rivestite


IL PROCESSO

• preparazione del file macchina, • sinterizzazione delle sezioni, • pulizia e finitura





- l’esecuzione dello slicing, per ricavare la geometria delle singole sezioni del modello

Non è necessaria la predisposizione di supporti per il sostegno delle parti sporgenti


Uno strato di polvere viene depositato dalrullo e pressato sull’elevatore

La camera è mantenuta in atmosferainerte e a temperatura prossima a quelladi fusione della polvere per:

SINTERIZZAZIONE DELLE SEZIONI


di fusione della polvere per:

• minimizzare l’energia richiesta dallaser• minimizzare gli effetti delcambiamento del volume indotto dalcambiamento di fase• prevenire fenomeni di ossidazionedel materiale


Il laser sinterizza i granelli di polveredando origine al profilo della sezione.

La polvere in eccesso viene recuperataed utilizzata per lo strato successivo.

Uso improprio della parola


Uso improprio della parola“sinterizzazione”:- fusione delle polveri in tempi rapidi- manca l’effetto della pressione

Raffreddamento lento per evitarefenomeni di distorsione.


Il pezzo viene estratto dal letto di polvere che lo circonda e pulito

La finitura del pezzo non può essere effettuata con tela abrasiva, per eliminare laporosità delle superfici si ricorre quindi ad infiltrazioni di cera o a verniciatura con resinaepossidica

PULIZIA E FINITURA



• Cera per microfusione: costruzione di elementi destinati alla microfusione,

problemi per la bassa temperatura di fusione

• Policarbonato: migliori precisioni dimensionali, non consente la costruzione

di prototipi funzionali

• Nylon: elevate rugosità superficiali, consente la costruzione di prototipi

funzionali

I MATERIALI


• Metallo rivestisto: polvere di acciaio rivestita di uno strato sottile di resina

termoplastica

• True-Form: polvere costituita da particelle sferiche molto piccole di una

particolare e brevettata resina termoplastica. Ottima finitura superficiale,

buone tolleranze dimensionali, semplicità di finitura. Consente la costruzione

di prototitpi concettuali precisi, master per stampi in silicone, applicazioni di

microfusione


• Può sinterizzare polveri di materiali aventi puntodi fusione fino a 200°C.

• E’ dotata di un sistema per il cambio manualerapido degli alimentatori della polvere

• Può essere impiegata per la costruzione diattrezzaggi metallici (rapid tooling)

Sintestation 2000

Dimensioni massime pezzo (mm) F304x410

Sorgente laser CO2 da 50 W

Durata sorgente laser (h) 10000

Tempo di costruzione (mm/h) 5-30

Tempo per deposito polvere (s) 8-10

Precisione dichiarata (mm) ±0.25

Spessore strato (mm) 0.08-0.5

LE MACCHINE

Soluzione costruttiva della DTM


Spessore strato (mm) 0.08-0.5

Risoluzione piano XY (mm) 0.1

Ingombro (m) 2.9x1.5x1.9

Peso (kg) 4000

Potenza assorbita (kW) 4

Costo sistema base ($) 400.000


Il sistema differisce :

� nella geometria della camera di lavoro� nel sistema di alimentazione e pressatura� nel sistema di focalizzazione

LE MACCHINE

Soluzione costruttiva della EOS



P 350 M 250 S 350 S 700

Dimensioni massime pezzo (mm) 340x340 x590 250x250 x150 320x320 x400 700x350 x350

Tipo laser CO2 CO2 CO2 CO2

Potenza laser (W) 50 200 50 2 da 50

Velocità scansione (m/s) <2 <2 <2.5 <2.5

Precisione posizionamento spot (mm) ±0.1 ±0.05 ±0.1 ±0.1

Spessore strato (mm) 0.1-0.2 0.1 0.2 0.2

LE MACCHINE

Soluzione costruttiva della EOS


Ingombro (m) 2x1.2x1.9 1.8x1.1x2 2x1.2x1.9 2x2x1.6

Peso (kg) 800 700 800 1500

Precisione dichiarata (mm) ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2

Costo di massima ($) 470000 280000 470000 800000

Polveri di materiali termoplastici

Polverimetalliche sabbie

prerivestite

P 350M 250 S 350


Fused Deposition Modelling (FDM)

Si basa sulla deposizione a filo di polimeri termoplastici

• sviluppata da Scott Crump, presidente della Stratasys Inc. di Minneapolis nel 1988• la prima macchina (la 3D Modeler) è stata introdotta sul mercato nel 1992• in base ad un accordo tra Stratasys e IBM nel marzo 1996 viene annunciato un nuovo prodotto,

battezzato Genesys, pubblicizzato come stampante tridimensionale• è una tecnologia che utilizza materiali differenti (termoplastici, cera per microfusione)

sottoforma di fili per la costruzione del proptotipo



IL PROCESSO

• preparazione del file macchina, • costruzione delle sezioni, • pulizia e finitura





- la predisposizione dei supporti, ove necessari, per il sostegno delle parti sporgenti- l’esecuzione dello slicing, per ricavare la geometria delle singole sezioni del modello


COSTRUZIONE DELLE SEZIONI

• Sotto il controllo del calcolatore diprocesso, la testa di estrusionedeposita il filo allo stato fusomuovendosi nel piano XY

• La temperatura di estrusione è taleche lo strato appena deposto siaggrappa stabilmente alla sezioneinferiore


inferiore• Una volta realizzati i perimetri

interni ed esterni della sezionequesti vengono collegati con uncerto numero di nervature, perincrementare la resistenzameccanica del prototipo

• Dopo che una sezione è statacostruita il piano di lavoro siabbassa e ricomincia il ciclo


• E’ sufficiente eliminare i supporti ed eseguire la finitura manuale per migliorare la rugosità delle superfici del pezzo

• Sono possibili lavorazioni successive e la verniciatura

PULIZIA E FINITURA


È un processo “pulito” dal punto di vista dell’impatto ambientale e non sono necessarieprecauzioni per la sicurezza degli operatori

La qualità del prodotto è fortemente legata alla temperatura della testa di estrusione edella camera di lavoro

Ottimo rapporto qualità/prezzo


I MATERIALI

Cera Poliammina P301

ABS P400

Caratteristiche generali Materiali termoplastici

Colore Marrone Trasparente Bianco

Densità specifica a 20° (g/cm3) 1.00 1.10 1.05

Temperatura di rammollimento (°C) 98 110 122

Temperatura di fusione (°C) - 100-110 -

Carico di rottura (MPa) 3.4 12.1 34.3

Termoplastici avvolti sottoforma di filisu bobine:

• cera per microfusione• poliamide P301• ABS P400• MABS• Elastomero

Per ogni materiale ne esiste un secondo


Resistenza a flessione (MPa) 4.2 14.5 65.2

Modulo elastico (MPa) 274 560 2600

Modulo di flessione (MPa) 274 434 2750

Allungamento a rottura (%) >10 3.5 50

Resilienza (J/m) 17 13 106

Durezza (Shore D) 33 70 105

Costo ($/kg) - 228 255

Per ogni materiale ne esiste un secondocon proprietà termo-meccanicheleggermente inferiori e colore diversodestinato ai supporti.

Per non avere distorsioni nel prototipole temperature di fusione dei duemateriali non possono essere troppodiverse.


LE MACCHINE

FDM 1650 FDM 8000

Dimensioni massime del pezzo (mm) 254 x 254 x 254 508 x 421 x 610

Larghezza strato (mm) Da 0.254 a 2.54 Da 0.254 a 2.54

Spessore dello strato (mm) Da 0.05 a 0.762 Da 0.05 a 0.762

Temperatura ugello estrusione (°C) 60 ÷ 300 60 ÷ 300

Ingombro (m) 0.66 x 0.93 x 0.86 -

Peso (kg) 160 -

Precisione dichiarata (mm) ± 0.127 ± 0.127

Costo di massima ($) 100.000 250.000

La camera di lavoro è termicamenteisolata e durante la fase di costruzioneviene mantenuta a temperaturacostante.

Il cuore del sistema è la testa diestrusione che fonde il materiale e lodeposita tramite un ugello calibrato.

La testa di estrusione è specifica per


Costo di massima ($) 100.000 250.000La testa di estrusione è specifica perogni coppia di materiali del modello edei supporti.

Le macchine sono dotate di un sistemaper il cambio rapido delle teste e deimateriali di costruzione.

Le macchine sono progettate perfunzionare stabilmente in condizioni dinon presidio.


Laminated Object Manufacturing (LOM)

Si basa sull’incollaggio progressivo di fogli di carta

• sviluppata nel 1985 da Michael Feygin, presidente della Hydronetics, Inc., la cui sede si trovava allora a Chigago

• tecnologia scarsamente diffusa per la lentezza, per problemi dimensionali di notevole imprecisione e per la deperibilità dei prototipi

• tecnica idonea a costruire prototipi di grandi dimensioni in tempi ridotti rispetto a quanto si può ottenere con gli altri sistemi rp



IL PROCESSO

• preparazione del file macchina, • incollaggio e taglio delle sezioni, • finitura





- l’esecuzione dello slicing, per ricavare la geometria delle singole sezioni del modello

Non è necessaria la predisposizione di supporti per il sostegno delle parti sporgenti


INCOLLAGGIO E TAGLIO DELLE SEZIONI

• il sistema di trascinamento posiziona il fogliodi carta nella zona di lavoro

• il passaggio di un rullo caldo incolla il fogliosul supporto

• il raggio laser provvede al taglio dei contornidella sezione ed anche una serie di riquadri(sfrido di contenimento) che inviluppano lasezione


sezione• il supporto si abbassa di una quantità pari

allo spessore del foglio• successivo posizionamento della carta e

ripetizione del ciclo


FINITURA

Al termine si ottiene un parallelepipedo di materiale stratificato dal quale è necessario estrarre il pezzo (≈ post-trattamento), togliendo manualmente i cubetti in eccesso

La funzione di supporto è svolta dalla carta in eccesso alla sezione tagliata

• L’aspetto e la consistenza del pezzo sono quelli caratteristici del compensato,caratterizzato però da forte anisotropia e quindi forti rischi di delaminazione


caratterizzato però da forte anisotropia e quindi forti rischi di delaminazione• Il trattamento con tela abrasiva permette di ottenere buone finiture superficiali• I pezzi devono essere sottoposti ad un trattamento di impermeabilizzazione con

vernice per evitare che l’umidità atmosferica causi deformazioni

Non è molto adatto per la realizzazione di particolari cavi.

I pezzi possono essere impiegati per verifiche estetiche, di montaggio, in sostituzionedei classici modelli in legno per i processi fusori


I MATERIALI

Caratteristiche generali Fogli di carta rivestiti nella parte inferiore con politene

Colore Bianco

Temperatura rammollimento politilene (°C) 94

Carico di rottura (MPa) 34

Modulo elastico (MPa) 392

Allungamento a rottura (%) 8

Resilienza (J/m) Non disponibile

Costo ($/kg) 4.4

• è costituito da carta rivestita nellaparte inferiore da uno strato dipolitene

• ha un costo limitato• è completamente atossico• viene fornito sottoforma di rotoli• lo spessore utilizzato è unico e pari a

0.066mm per minimizzare l’effettostaircase


Costo ($/kg) 4.4 staircase

Sono allo studio altri materiali di costruzione- plastici termoadesivi- materiali compositi


LE MACCHINE

LO 1015 LO 2030

Dimensioni massime pezzo (mm) 250 x 370 x 360 560 x 810 x 510

Potenza sorgente CO2 (W) 50 50

Spessore dello strato (mm) 0.066 0.066

Velocità di scansione (m/s) 0.4 0.6

Ingombro (m) 0.8 x 1.1 x 1.2 1.5 x 2.1 x 1.4

Peso (kg) 410 1500

Precisione dichiarata (mm) ± 0.25 ± 0.25

Le macchine sono essenzialmente deiplotter dove il pennino è stato sostituitodal raggio laser.

La sorgente laser è al CO2 da 50 W: lapotenza è sovrabbondante ma la scelta ègiustificata dall’elevata durata di vita dellasorgente laser.


Costo di massima ($) 90.000 180.000


Modellatori concettuali (RP Desktop): da destinare all’ufficio tecnico per essere utilizzati nelleprimissime fasi del ciclo di sviluppo del prodotto, ancor prima di una prototipazione accurata.Concepiti come periferiche per un computer e simili ad una comune stampante, in grado di realizzareun prototipo concettuale impreciso per mostrarlo agli interessati e decidere se realizzarne un secondosu di una macchina più precisa.

Sistemi di precisione: anch’essi da destinare all’ufficio tecnico per verifiche di progetto. Essi sono

Le tecniche emergenti


Sistemi di precisione: anch’essi da destinare all’ufficio tecnico per verifiche di progetto. Essi sonosistemi idonei a realizzare un prototipo funzionale con elevate precisioni ed ottime finiture superficiali,tale che possa essere a sua volta utilizzato nel settore dell’attrezzaggio rapido.

Sistemi per la produzione di gusci ceramici: sono sistemi rivolti al settore della microfusione erealizzano le forme, all’interno delle quali effettuare le colate. Sfruttano il principio delle stampanti agetto di inchiostro per spruzzare del collante su di un letto di materiale refrattario.


Multi Jet Modelling (MJM)

• sviluppata dalla 3D System • La 3D System commercializza il sistema Actua 2100 • rappresenta una tecnica di RP abbastanza veloce e poco costosa tecnica paragonabile alla FDM

Si basa sulla stampa in 3D di termopolimeri a basso punto di fusione



IL PROCESSO

• la testina viene posizionata sopra la piattaforma di lavoro per iniziare la generazione del prototipo• la tesina genera il primo strato depositando materiale durante il movimento in direzione x• la piattaforma si riposiziona sull’asse y e la testina continua a muoversi sull’asse x per completare lo

strato• la piattaforma viene abbassata e inizia la deposizione dello strato successivo• il processo continua, strato dopo strato, fino al completamento del modello• terminato il processo di costruzione si provvede alla eliminazione dei supporti ed il modello può

essere immediatamente utilizzato


96 ugelli orientati inlinea velocizzano lacostruzione dei modelli


I MATERIALI

Termopolimero Thermojet 45

• la resina, non tossica, è analoga alla cera ed ha un aspetto simile al sapone

• è caratterizzato da un basso punto di fusione e da una certa fragilità

LE MACCHINE


LE MACCHINE

• È concepita per produrre in modo rapidomodelli concettuali con la stessa facilità conla quale una stampante produce immaginibidimensionali

• Ha le stesse dimensioni di una grossafotocopiatrice ed è predisposta per esseremessa in rete con protocollo dicomunicazione TCP/IP

Actua 2100

Dimensioni massime pezzo (mm) 250 x 200 x 200

Spessore deposto (mm) 0.033

Num. Deposizioni per uno strato 3

Spessore minimo pareti (mm) 0,1

Numero ugelli 96

Temperatura di eiezione (°C) 130

Ingombro (m) 1.4 x 0.8 x 1.1

Peso (kg) 300

Precisione dichiarata (mm) ± 0.2

Costo di massima ($) 60.000


Ballistic Particle Manufacturing (BPM)

Si basa sul lancio di gocce di materiale termoplastico ad alta velocità da parte di un eiettore

• con un brevetto rilasciato nel 1987, la BPM Technology commercializza il sisytema Personal Modeler con la promessa di farlo diventare nel breve termine uno dei primi sistemi RP disponibili sul mercato

• 8 anni e milioni di dollari nello sviluppo del prodotto non sono stati sufficienti a rendere la tecnologia pronta per l'applicazione commerciale

• la debole superficie prodotta con tale tecnologia e la scarsa affidabilità sembrano essere i due fattori che hanno causato il fallimento BPM



IL PROCESSO

• Un eiettore ceramico installato su una tavola diposizionamento a 5 assi controllati, comandatoda un oscillatore piezoelettrico, lancia al ritmo di12.000 particelle al secondo ad una velocità di24,5 m/s.

• le particelle uscenti dall’eiettore hanno undiametro di 0,075 mm e si schiacciano fino adun diametro di 0,05 mm dopo l’impatto sulpezzo.


pezzo.• L’aderenza allo strato precedente è assicurata

dall’elevata energia cinetica posseduta dalleparticelle che all’impatto le fa fondereparzialmente determinando la nascita di fortilegami simili all’incollaggio.

• Successivamente una seconda testina riscaldataagisce sullo strato deposto, non ancoracompletamente solidificato, per migliorarne lamorfologia superficiale.


I MATERIALI

Materiale termoplastico, atossico, concomportamento analogo alla cera permicrofusione.Disponibile unicamente nel colore bianco, puòessere verniciato e sabbiato, fonde in unintervallo di temperatura tra i 105 e 110°C edha un peso specifico di 0,9 g/cm3

LE MACCHINE


LE MACCHINE

Personal Modeler


Spessore dello strato (mm) Non dichiarato

Spessore minimo della parete (mm) 0,5

Calcolatore di processo P.C.

Ingombro (m) 0.6 x 0.5 x 1.3

Peso (kg) 90



• È concepita come una periferica da ufficio disemplice funzionamento che produce modellifisici concettuali

• È gestita da personal computer e richiedeesclusivamente l’alimentazione di rete e nonsono necessari sistemi di ventilazione oraffreddamento


Sanders Prototype Inc (SPI)

Si basa sul principio di un plotter a getto d’inchiostro in cui viene aggiunto l’asse z verticale

• sviluppata da Sanders Prototype, Inc. in Wilton, NH.Nata • nel 1994 commercializza la prima macchina RP avente un costo inferiore ai 100.000 $• i modelli costruiti con questa macchina tendono ad avere una maggiore precisione e una

migliore finitura superficiale rispetto ad altri processi ma sono relativamente lenti



IL PROCESSO

• Un plotter a getto d’inchiostro liquido-solido,con asse z separato, impiega due testine agetto movimentate nel piano x-y: la primadeposita il materiale termoplastico dicostruzione e la seconda la cera disupporto.

• Il polimero termoplastico, allo stato solido,in uscita dalla prima testina, solidificarapidamente dopo il contatto con lo statoprecedentemente deposto.


precedentemente deposto.• La cera di supporto in uscita dalla seconda

testina, viene depositata ove richiesto persostenere le parti a sbalzo e cavità delmodello.

• Completato lo strato, un dispositivo dispianatura, costituito da una fresa elicoidalein carburo sinterizzato regola la dimensionelungo l’asse z eliminando l’eccesso dimateriale


I MATERIALI

LE MACCHINE

Materiale di costruzione, protobuild (di coloreverde) è costituito di granuli di materialitermoplastici.Materiale di supporto, protosupport di colorerosso, costituito da una miscela di ceraeliminabile con trattamento in solvente che noncausa deformazione sul pezzo


LE MACCHINE

• È concepita come una periferica da ufficio disemplice funzionamento che produce modellifisici con buone rugosità superficiali eprecisioni dimensionali, a discapito di untempo di costruzione più lungo

• Vista la risoluzione disponibile, può essereutilizzata nel settore della gioielleria,dell’occhialeria, aerospaziale, medicale, delmodellismo di precisione oltre che nei settoriclassici della meccanica.

Model Marker


Spessore dello strato (mm) Da 0.013 a 0.075

Spessore minimo della parete (mm) 0,5

Calcolatore di processo P.C.

Ingombro (m) 0.5 x 0.5 x 0.6

Peso (kg) 30




Three Dimensional Printing (3DP)

• sviluppata presso il MIT di Boston• nata inizialmente per la produzione di gusci ceramici, ha trovato ultimamente anche uno spazio

nella produzione di elementi metallici • tecnica simile alla SLS, ma le polveri anziché essere sinterizzate vengono mantenute insieme da

un collante spruzzato

Si basa sull’incollaggio di strati di polvere



IL PROCESSO

• La sequenza di operazioni necessarie per lapreparazione di un prototipo è del tutto simile aquella della sinterizzazione laser e si differenziada quest'ultima per il metodo impiegatonell'unione delle polveri.

• In tale tecnologia le polveri vengono unitemediante un collante spruzzato con la tecnicadella stampa a getto d'inchiostro.

• Non sono necessari supporti per il particolare


• Non sono necessari supporti per il particolareche però, deve essere estratto delicatamente dalletto di polvere.

• E’ necessaria, poi, una fase di post-trattamentodi tipo combinato termico e chimico, al fine dievitare disgregazioni e per conferire miglioricaratteristiche meccaniche all'elemento prodotto.In particolare vengono effettuati trattamenti diinfiltrazione per garantire compattezza alparticolare.


I MATERIALI

LE MACCHINE

Materiale di costruzione, polvere refrattaria (ad es.polvere di allumina)Materiale di supporto, collante (ad es. gel di silice)La soluzione spruzzata deve possedere le seguenticaratteristiche:- alta % di collante e bassa viscosità- leggermente conduttiva- asciugare rapidamente


LE MACCHINE

• Macchine desktop le cui dimensioni ed il cuicosto contenuto ne fanno un prodotto conuna base di potenziali utilizzatorisicuramente più ampia dei sistemi RPtradizionali

• Viene prevalentemente utilizzata per laproduzione di gusci e anime ceramici,ceramiche porose per l’infiltrazione delmetallo, elementi metallici tramiteinfiltrazione sottovuoto di un metallo basso-fondente su di una green part


Caratteristiche riepilogative

Il mercato delle RP può essere suddiviso in tre grosse fasce (investimento necessario):

FASCIA DI INGRESSO < 70.000 $


FASCIA INTERMEDIA

FASCIA ALTA

70.000 ÷ 200.000 $

> 200.000 $


Specifiche tecnico-economiche dei principali sistemi RP



I sistemi in fase di sviluppo

• Sistemi per la fotopolimerizzazione alternativi alla stereolitografia

Fotopolimerizzazione con lampada fluorescente (Light sculpting)

• Sistemi per la produzione di elementi metallici con l’impiego della saldatura MIG

Three dimensional welding


• Sistemi per la produzione di elementi metallici con l’impiego del laser

Stratificazione di fogli di lamiera

Sheet laser forming

Laser generating

• Sistemi per la produzione di elementi metallici e ceramici per estrusione

Multiphase jet solidification (MJS)


Rapid Tooling

Si possono distinguere due categorie diverse della stessa tecnica:

• indirect tooling: si combina ilprototipo rapido (modelli e/o anime)

Per Rapid Tooling si intende attrezzaggio rapido, cioè l’insieme delle tecniche mirate alla fabbricazione, in tempi rapidi, di attrezzature destinate alla produzione in pre-serie e in alcuni casi in serie.


prototipo rapido (modelli e/o anime)con processi tradizionali per ottenerel’attrezzatura;

• direct tooling: l’attrezzatura èfabbricata in modo diretto consistemi RP


Sand castingLo stampo in negativo è realizzato insabbia mentre il prototipo è ottenutocon tecnologia LOM (Laminated ObjectManufacturing), con capacità dilavorazione di un centinaio di forme insabbia se opportunamente finito etrattato.

Indirect Tooling


Investment castingSi realizzano conchiglie per colate inmateriale ceramico ed i prototipi sonomodelli a perdere realizzati contecniche SLA, SLS, FDM LOM o Sandersprototype.


Indirect Tooling

Stampi in siliconeSi parte dal prototipo, sul quale vengono inseriti glisfiati e i canali di colata e viene individuato il pianodi divisione.Il tutto viene posizionato nella cassetta dicontenimento in cui viene colata, a pressioneatmosferica, la resina siliconica precedentementedegassata.Si effettua una seconda fase di degassaggio per


Si effettua una seconda fase di degassaggio pereliminare l’aria inglobata durante la colata delmateriale dello stampo, che viene infine posto inforno per l’indurimento.Si individua il piano di divisione nello stampo, sieffettua un taglio, quindi si estrae il modello ericavano le due parti dello stampo, pronte all’uso.Si realizzano, in tal modo, stampi flessibili,autodistaccanti, che permettono la formatura diparticolari anche molto complessi.Capacità di lavorazione dalle 5 alle 50 colate.


Indirect Tooling

Spin castingSi utilizza un silicone resistente ad alta temperatura perrealizzare uno stampo flessibile all’interno del quale èpossibile colare leghe a base zinco (T. di fusione ≈ 500°).La procedura da seguire prevede:

• l’impiego di due dischi di silicone non vulcanizzato, daiquali ricava l’alloggiamento del modello asportandomanualmente una parte di silicone, si inserisce il mastere si chiude lo stampo;


e si chiude lo stampo;• si effettua la vulcanizzazione dello stampo mediante

una pressa riscaldata;• al termine della vulcanizzazione del silicone si apre lo

stampo, si estrae il modello e si ricavano i canali dicolata, la materozza e gli sfoghi per l’aria;

Prearato lo stampo si dispone in una macchina centrifuga pereffettuare la colata. La rotazione (200 ÷ 1000 rpm) garantisceuna distribuzione uniforme del materiale nello stampo evitandola formazione di porosità.Capacità di lavorazione dalle 20 alle 50 colate.


Metal sprayingTecnologia utilizzata per la fabbricazione distampi a partire dal modello realizzato contecniche convenzionali o PR. Consiste nellospruzzare metallo fuso direttamente sulprototipo (diviso per metà), previa ladeposizione di un distaccante, formando unrivestimento superficiale che dà origine allostampo una volta solidificato.

Indirect Tooling


stampo una volta solidificato.

A solidificazione avvenuta si dispone di duegusci di negativo in metallo spesso circa 2mm. Lo spessore esiguo richiede che igusci siano rinforzati sui lati non attivi conresina additivata (ad es. resina epossidica)

Tali inserti hanno una maggiore resistenzaal ciclo di stampaggio ma con scarsafinitura superficiale


Direct Tooling

SLA, SLS, SGC, FDM e LOM possonogenerare inserti per stampi da destinareall’iniezione della cera garantendo unlimitato numero di iniezioni (da 50 a100 pezzi);

SLS con polveri di acciaio prerivestite diresina termoplastica possono generareinserti per l'iniezione dei polimeri (oltrei 1000 pezzi) e inserti per pressocolata


i 1000 pezzi) e inserti per pressocolataper preserie (da 50 a 100 pezzi).

Per "inserti", si intende la parte attiva dellostampo in cui avviene la colata vera epropria da installare in una strutturaconvenzionale di supporto, visti i limitidimensionali delle aree di lavoro dellemacchine PR e i tempi necessari dicostruzione dei particolari.


Costruzione di attrezzaggi metallici (DTM Rapid Tooling)

Direct Tooling


Costruzione del prototipo utilizzando polveri a base ferrosa rivestite con resinatermoplastica � green part con elevata porosità e limitate proprietà meccaniche

La green part viene infiltrata con resina epossidica e poi asciugata in forno �

brown part con densità fino al 100% e migliori caratteristiche meccaniche

La Brown part è inserita in un contenitore refrattario circondato da pezzi di rame.Il contenitore è quindi posto in forno sottovuoto causando l’eliminazione delpolimero e l’infiltrazione del rame � red part (rapid steel) con 60% di acciaio e40% di rame



E’ necessaria un’operazione di finitura per migliorare lo stato delle superfici. I pezzi possonoessere lavorati con le macchine utensili tradizionali

Applicazioni: attrezzature destinate alla produzione della pre-serie, inserti per stampi perl’iniezione delle resine termoplastiche

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