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

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