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Attrezzatura di produzione in PA12 con stampa 3d

Attrezzatura di produzione in PA12 con stampa 3d

Il caso studio, frutto della collaborazione tra Prosilas e l’azienda DUEPì automazioni Srl di Osimo (AN), riguarda la produzione di componenti in silicone attraverso stampi prodotti in 3d (con tecnologia a sinterizzazione SLS) con materiale PA12.

Le parti prodotte sono un chiaro esempio delle potenzialità delle tecnologie 3D per quanto concerne la realizzazione di attrezzi, dime e tool pronti all’uso in tempi brevi.

Realizzazione dello stampo in PA12

Nello specifico, DUEPì ha ideato e prodotto il design delle geometrie degli stampi mentre Prosilas ha prodotto gli stessi attraverso la tecnica della Sinterizzazione Laser Selettiva (SLS). Grazie all’azione sinergica tra le due aziende, è stata ottimizzata le matematica degli stampi al fine di ridurre tempi e costi di produzione degli elementi.

Stampo in silicone 3d

In seguito alla fabbricazione dell’attrezzatura, la DUEPì automazioni Srl ha svolto il processo di colata sottovuoto dei componenti in silicone oggetto di realizzazione.

Tecnologie di produzione

Le parti dello stampo sono state prodotte con stampanti 3d con tecnologia a Sinterizzazione Laser Selettiva (SLS). Le stampanti industriali di Prosilas consentono di realizzare parti singole e di lotti di produzione di prodotti pronti all’uso. La sinterizzazione laser su polveri polimeriche, rappresenta ad oggi la soluzione in grado di garantire le migliori performance per la realizzazione di applicazioni per il settore industriale.

Materiali di stampa 3d

Il materiale utilizzato per l’applicazione è la poliammide PA12 (biocompatibile secondo EN ISO 10993-1 e USP/level VI/121°C). Le poliammidi sono tra i materiali più versatili e performanti del settore della manifattura additiva.

stampa 3d silicone stampi

Vantaggi produzione dello stampo con manifattura additiva

Tra i vantaggi principali apportati dall’uso di tecnologie additive:

  • l’abbattimento dei costi pari a – 180% rispetto alle tecnologie produttive tradizionali o ulteriori tecniche di rapid manufacturing (stampo tradizionale in lavorazione CNC – vacuum casting…)
  • il miglioramento delle tempistiche di fornitura rispetto alle tecnologie tradizionali (stampo tradizionale in lavorazione CNC – vacuum casting…)
Da produzione CNC a stampa 3D sls: vantaggi

Da produzione CNC a stampa 3D sls: vantaggi

Le tecnologie di manifattura additiva e stampa 3D rappresentano una valida alternativa ai sistemi di produzione industriale CNC o tradizionali in genere. In questo caso studio, abbiamo riprogettato e convertito un’applicazione, migliorandone le performance, attraverso la produzione con i nostri sistemi di stampa 3d SLS (Selective Laser Sintering).

Nuova applicazione industriale

Progettazione di un nuovo componente di presa e movimentazione del prodotto basato sul principio del piano aspirante con camere di vuoto differenziato per il settore delle macchine automatiche.

Obiettivi del progetto

Obiettivi realizzativi del processo di sviluppo:

  • miglioramento delle prestazioni produttive (giri/minuto) della linea automatizzata sulla quale il componente è installato
  • alleggerimento del componente
  • riduzione delle criticità di assemblaggio
  • riduzione del time to market

Design For Additive Manufacturing

Secondo i principi del design per manifattura additiva e stampa 3d, abbiamo proceduto attraverso l’ottimizzazione della geometria convenzionale al fine di sfruttare al massimo le potenzialità dei sistemi 3D Selective Laser Sintering. Grazie al processo di re-design dell’applicazione, abbiamo ottenuto un rilevante aumento delle prestazioni della parte attraverso soluzioni impossibili da realizzare con tecnologie CNC o sottrattive in genere.

Nello specifico:

  • sono stati ottimizzati i flussi dei canali integrati per la depressione dell’aria che permette la movimentazione del prodotto all’interno della linea automatizzata
  • il componente è stato alleggerito pur mantenendo proprietà meccaniche elevate
  • sono stati eliminati due punti di presa di depressione, con economia trasferita anche ai componenti di macchina che utilizzano la parte
  • sono stati integrati in post processo gli inserti metallici filettati
  • i componenti del sistema sono stati raggruppati in un’unica geometria monolitica in modo da ridurre le criticità dell’assemblaggio (part consolidation)
  • sono state sostituite le forature tradizionali con aperture studiate in base alle effettive esigenze e non in base alla facilità di esecuzione

stampa 3d cnc vantaggi prosilas sls

Tecnologie e materiali di manifattura 3D sls

La nuova applicazione è stata stampata da Prosilas con macchine di Sinterizzazione Laser Selettiva (SLS). Per la realizzazione dei prototipi e per le parti funzionali sono stati utilizzati i seguenti materiali:

  • poliammide PA12 (biocompatibile secondo EN ISO 10993-1 e USP/level VI/121°C ed approvato per il contatto con alimenti)
  • poliammidi PA12 rinforzate (PA12+alluminio, PA12+vetro, PA12+fibra di carbonio etc..)

Post- processo e trattamenti superficiali

Nella fase successiva a quella di stampa abbiamo ulteriormente ottimizzato le prestazioni dell’applicazione con azioni post-processo specifiche attuate attraverso tecnologie presenti in Prosilas.

Trattamenti superficiali applicati in post-processo:

  • Micropallinatura – processo che elimina il rilascio di particelle di polvere tipico delle parti prodotte in SLS
  • Chemical smoothing – processo industriale ed automatizzato che migliora la qualità superficiale riducendo la rugosità del 35 % e rende totalmente impermeabile la parte trattata

Vantaggi ottenuti: SLS vs CNC

  • riduzione del peso del componente
  • realizzazione di geometrie complesse in grado di migliorare le performance fluidodinamiche dei condotti integrati
  • part consolidation – riduzione del numero totale delle parti del sistema (il componente progettato per lavorazione dal pieno era composto da: 2 elementi in polimero lavorati + 1 guarnizione fustellata + 4 bloccaggi filettati)
  • eliminazione di guarnizioni
  • semplificazione dell’interfaccia di collegamento al macchinario con eliminazione di due punti di presa depressione
  • miglioramento della prestazione globale della linea automatizzata che alloggia i componenti
  • miglioramento delle tempistiche di fornitura rispetto alle lavorazioni meccaniche dal pieno
Serbatoio 3D in Poliammide

Serbatoio 3D in Poliammide

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Come già accennato nella nostra sezione materiali, la Poliammide è il materiale di stampa 3D più utilizzato per la realizzazione, atraverso tecnologie additive, di prototipi (estetici e funzionali) e prodotti in serie. L’uso di questo materiale “tutto fare”, ci ha permesso di produrre un serbatoio stampato in 3d in grado di contenere benzina e non solo.

Serbatoio 3D in Poliammide

Sempre più frequentemente, attraverso tecnologie professionali e nuovi materiali per additive manufacturing, si realizzano applicazioni “as-built” pronte all’uso. Concepire il cosiddetto prodotto finito attraverso produzione additiva è però tutt’altro che scontato. In molti casi è necessario agire sulla geometria delle parti senza andare ad intaccare gli aspetti funzionali delle applicazioni. Grazie a competenze e tecnologie presenti nella nostra facility, abbiamo realizzato una serie di serbatoi pronti per essere montati in grado di contenere liquidi quali:

  • benzina
  • gasolio
  • liquido glicole etilenico
  • liquido freni
  • ATFstampa 3d serbatoio

Tecnologie e tecniche di produzione con la Poliammide

Il processo produttivo è stato ottimizzato in funzione delle geometrie della parte e delle lavorazioni post-processo utili all’impermeabilizzazione dell’oggetto finito. L’applicazione è stata creata attraverso sistemi di additive manufacturing industriali con volume di stampa di 680x380x540mm in grado di processare la polvere di Poliammide. In seguito all’applicazione di tecniche di post-processo ed attraverso tecnologie proprietarie, abbiamo prima ridotto e poi annullato le microporosità presenti sulla parte stampata. Ciò ha reso possibile la produzione additiva in serie di serbatoi pronti all’uso. L’utilizzo della tecnologia SLS (Selective Laser Sintering) ha inoltre permesso di realizzare parti complesse in totale assenza di supporti di stampa consentendo di velocizzare i tempi e ridurre i costi di produzione. Una strategia vincente che ha convinto il nostro cliente a produrre in Prosilas l’intero lotto di serbatoi.

L’applicazione sviluppata all’interno della nostra sede di Civitanova Marche è il frutto della nostra esperienza nel campo della produzione di parti per il settore auto, motocicli, ciclomotori, veicoli pesanti, veicoli per trasporto pesante e macchine agricole. Per conoscere nel dettaglio le nostre tecnologie di produzione additiva non esitare a contattarci.

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