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