Questo sistema di stampa 3D in metallo può rendere la produzione additiva di produzione comune nei negozi di macchinari?

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#Tendenze

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Se la fabbricazione additiva (AM) deve essere una soluzione per la produzione - cioè non solo per le parti funzionali, ma anche per le parti funzionali in quantità di produzione - allora deve rispettare le regole della produzione. Ciò significa che la velocità e il costo sono le misure importanti per il successo.

Si tratta di una valutazione diversa e più semplice del ruolo e dell'efficacia di AM rispetto a quella a cui questo processo è solitamente soggetto. Più tipicamente, la qualificazione come processo di produzione scelto è vista come design di parti che non possono essere prodotte in altro modo - design che sfruttano la libertà di AM di generare caratteristiche interne del pezzo, geometrie intricate come i reticoli, e forme complesse come le forme ottimizzate per la topologia. Questo è un set di applicazioni limitato. AM non può competere per una porzione più ampia di applicazioni di produzione mainstream fino a quando la sua velocità e il suo prezzo non ne giustifichino l'utilizzo al di là di qualsiasi beneficio geometrico.

Alla fiera Formnext di quest'anno a Francoforte, Germania, la fiera leader mondiale per la tecnologia AM, Desktop Metal ha debuttato il suo "Shop System", che, a quanto si dice, mira a portare la produzione additiva di produzione nelle officine di macchine CNC offrendo velocità e costi paragonabili al ritmo e al prezzo delle attrezzature tipiche della lavorazione CNC. La velocità di costruzione della macchina, fino a 700 centimetri cubi all'ora, si traduce in centinaia di parti (a seconda delle dimensioni) in una costruzione di 6-12 ore o 70 kg di parti al giorno. Il prezzo di partenza per il modello più piccolo, con una capacità di costruzione di 4 litri, è di 150.000 dollari. I modelli più grandi sono disponibili fino a 16 litri.

Sia le cifre relative alla velocità che quelle relative al prezzo sono qualificate. Il completamento della parte metallica stampata da questa macchina richiede un forno per la sinterizzazione, che aggiunge ore al tempo di consegna per un lotto di pezzi e circa 80.000 dollari al prezzo totale del sistema. Si tratta comunque di una tecnologia di produzione per l'aggiunta di metallo nella gamma di quanto i produttori pagano per le attrezzature di produzione per il taglio dei metalli.

Il processo AM utilizzato da Shop System è il binder jetting. Un legante lega il metallo in polvere strato per strato, producendo parti verdi che raggiungono la loro durezza e densità finale nella sinterizzazione, senza che il metallo si sciolga. La polvere non legata sostiene le parti durante la costruzione, il che significa che non ci sono strutture di supporto da rimuovere dopo la stampa 3D e le parti possono essere annidate in tutte e tre le dimensioni del volume di costruzione. Le parti prodotte in questo processo presentano proprietà paragonabili a quelle della colata, dice l'azienda, ad eccezione della densità delle parti e della precisione geometrica - entrambe superiori a quelle solitamente ottenute con la colata. La finitura superficiale dopo la stampa 3D e la sinterizzazione è di 4 micron Ra. Superfici più lisce e/o tolleranze dimensionali fini derivano dall'esecuzione di lavorazioni secondarie sul pezzo, molto probabilmente lavorazioni meccaniche.

"Questa è una macchina per additivi metallici da utilizzare in officina, vicino alle macchine utensili CNC", dice Jonah Myerberg, co-fondatore di Desktop Metal e CTO. Il costo simile a quello di una macchina utensile è, in parte, il risultato di una progettazione della macchina semplificata rispetto al sistema di produzione più consolidato, più veloce e più automatizzato dell'azienda, che è finalizzato alla produzione di additivi su larga scala. Con il sistema Shop System, gli operatori indossano dispositivi di protezione personale quando puliscono la macchina o riempiono la polvere - ma non quando la utilizzano. Il sig. Myerberg inserisce questo aspetto nel contesto osservando che l'esigenza di protezione personale è inferiore a quella di altri processi che si svolgono abitualmente in officina, come ad esempio la saldatura.

Per le officine meccaniche, un'importante applicazione potenziale di questa capacità è come alternativa alla colata. I tempi di lavorazione sono spesso ostaggio dei tempi di consegna delle fonderie che consegnano i pezzi fusi. Con la produzione di metallo AM in casa, l'officina può stampare i propri pezzi near-net-shape in base alle necessità, senza alcun tempo di consegna da parte di un fornitore esterno.

Tranne per il fatto che questa soluzione può fare un casting migliore. La stampa, piuttosto che la fusione come processo near-net-shape, significa che non sono necessari utensili e che le parti possono essere prodotte con geometrie che potrebbero essere impossibili o poco pratiche da realizzare in qualsiasi altro modo. Quando la macchina AM può competere per le opportunità di produzione solo in termini di velocità e prezzo, le opportunità aggiuntive derivanti da un processo di additivazione sono un ulteriore vantaggio.