Le tecnologie di stampa 3D industriale possono impattare in modo significativo su varie criticità produttive e il rapid tooling secondo Zare ne è una prova.
Il modo più semplice per iniziare ad apprezzare i vantaggi dell’additive manufacturing è di utilizzare la tecnologia per realizzare velocemente strumenti d’ausilio alla produzione, ossia fare del rapid tooling.
Stiamo parlando di staffe di supporto, maschere di foratura, elementi distanziali: tutit esempi di utili parti industriali di uso quotidiano che possono semplificare la fabbricazione in serie.
Per Zare il rapid tooling può essere considerato un avvicinamento morbido all’additive manufacturing proprio perché va a rendere più efficienti in termini di tempi e costi una serie di attività ed attrezzature di contorno che, per loro stessa natura, non vanno a modificare la complessa filiera produttiva per la costruzione di un prodotto industriale realizzato in serie.
Meno valore in termini strategici e di innovazione, più elementi per toccare con mano i benefici dell’additive manufacturing industriale.
I quattro vantaggi del rapid tooling
- riduzione del tempo di produzione del tool
- riduzione dei costi
- miglioramenti funzionali
- possibilità di personalizzazione
La produzione attraverso tecnologie tradizionali di uno strumento d’ausilio prevede tempi morti dilatati necessari a coordinare fase dopo fase i diversi attori o fornitori che, a partire dal disegno, posso realizzare il componente. Produrre in additivo concentra maggiormente i processi in tempo macchina e l’uso di impianti di classe industriale permette di massimizzarne il beneficio.
Spesso i costi vengono considerati un punto debole dell’additive manufacturing industriale. Sono, però, diversi i fattori che vanno presi in considerazione quando si mette a confronto manifattura additiva e approccio tradizionale; come, ad esempio, la riduzione della quantità di scarti e materiale utilizzato oppure l’assenza della necessità di realizzare stampi quando si tratta di piccoli lotti produttivi.
L’additive manufacturing industriale trova però massima espressione nei miglioramenti funzionali e nelle possibilità di personalizzazione estrema. L’opportunità di creare strutture alleggerite ma che conservino le stesse proprietà meccaniche e di resistenza può portare vantaggi sulle linee di produzione. I benefici derivati dalla maggiore semplicità di movimentazione dell’attrezzo sono importanti sia in caso di lavori svolti da robot sia in caso di intervento umano. La personalizzazione estrema può anche risolvere problemi di tolleranze sulle forniture di materie prime come potrai leggere nell’esempio più in basso il quale racconta dell’esperienza di una linea per la stampa ed essicazione di boccette per i profumi.
La Fortus 900 di Stratasys è, al momento, l’impianto pche permette di realizzare i componenti monolitici FDM di maggiori dimensioni (fino a 914,4 x 609,6 x 914,4 mm). Il reparto FDM di Zare è attrezzato con 3 impianti che possono lavorare contemporaneamente anche su elementi differenti di uno stesso pezzo definitivo il quale, successivamente, potrà essere assemblato nel reparto di modellamento e finitura. Fortus 900 permette l’utilizzo di materiali ad alte prestazioni ed a ottima resistenza e stabilità termica come l’ULTEM® 1010 e l’ULTEM® 9085 ideali quando l’ambiente di utilizzo è ad alta temperatura o quando lo strumento prodotto deve essere sottoposto a continuo stress meccanico.
Un caso pratico
Qualche tempo fa un cliente si è approcciato a Zare con un problema specifico: la materia prima di cui face va uso era solita essere fornita con tolleranze ampie per quanto riguarda la dilatazione termica. Tale consuetudine rendeva la dimensione delle boccette di profumo che produce leggermente differenti in base al lotto di materia prima utilizzato. Dal punto di vista del prodotto finito non c’erano problemi: qualche millimetro di differenza non è giustificativo sufficiente per creare difformità di percezione del contenitore dell’essenza.
Il problema sorgeva nella fase di verniciatura ed essicazione per la quale è necessario un attrezzo che pone l’oggetto in un particolare orientamento.
Utilizzando le tecnologie tradizionali il cliente era obbligato a costruire o adattare uno stampo ed avviare una consistente produzione così da abbattere i costi del singolo attrezzo per il sostegno. Questa modalità rendeva necessario un magazzino dei supporti inutilizzati e un’attenta ed onerosa selezione della materia prima in modo da garantire la maggiore omogeneità possibile. Si sostenevano quindi costi per la creazione dello stampo, costi del magazzino per la conservazione delle eccedenze di produzione e c’era meno scelta tra le materie prime. Il rapid tooling ha permesso di risolvere o mitigare i problemi di sopra potendo contare sulla personalizzazione estrema del supporto e sul vantaggio economico di produrre solo i pezzi strettamente necessari alla produzione.
In questo modo il costo è diventato imputabile direttamente al lotto produttivo senza rischiosi calcoli relativi all’ammortamento dello stampo o agli spazi necessari per lo stoccaggio degli attrezzi in eventuale attesa di utilizzo.
