Stampa 3D DMLS e CNC a confronto

stampa 3D

Quali sono gli aspetti da considerare nel design dei pezzi prodotti in CNC e in stampa 3D DMLS (Direct Metal Laser Sintering, Sinterizzazione laser dei metalli)? La stampa 3D è la soluzione economicamente più sostenibile? Quanti pezzi dovremo produrre? Quali finiture sono necessarie per ottenere la qualità finale voluta?

Protolabs risponde a questi interrogativi con alcune considerazioni ed esempi.

Una delle regole auree, secondo il service, riporta che il costo della stampa 3D è sempre proporzionale al materiale impiegato, poco importa se quel materiale verrà poi rimosso perché funzionale solo alla “crescita del pezzo”, come ad esempio la struttura di supporto che ne evita l’eventuale collasso durante la fase di produzione.

ll progettista che vuole ottimizzare un pezzo per la stampa 3D dovrà quindi minimizzare il consumo di materiale, migliorando la geometria ed il volume non solo del componente, ma anche della struttura di supporto; dovrà in definitiva analizzare la funzionalità richiesta al pezzo e da lì ricostruire la geometria, tenendo in considerazione il materiale indispensabile alla funzionalità richiesta, oltre al tempo, il costo e il tipo di post produzione necessari alla qualità di finitura.

I supporti, quindi, sono il cosiddetto “nemico necessario”: pur estendendo il tempo di costruzione e di finitura del pezzo, visto che devono essere rimossi, sono indispensabili alla buona qualità del pezzo.

Secondo Protolabs le funzioni basilari dei supporti sono sostenere i nuovi strati, in particolare se rivolti verso il basso o inclinati a sbalzo, assorbire e dissipare il calore del processo, ancorare il pezzo al piatto di costruzione contribuendo alla riduzione delle deformazioni, mantenere saldi i particolari più delicati durante la sua costruzione e le successive fasi di lavorazione.

Un esempio di alternativa fra stampa 3D e CNC

 

Figura 1 pezzo prodotto in CNC

 

 

Figura 2 pezzo prodotto in DMLS, design non ottimizzato

 

 

Figura 3 pezzo prodotto in DMLS con design ottimizzato

 

Nell’esempio riportato un pezzo prodotto in CNC (figura 1), poi in stampa 3D con un design non ottimizzato (figura 2) e alla fine, dopo il processo di ottimizzazione (figura 3) il passaggio sostanziale è stato di ottimizzare il design del pezzo, per renderlo funzionale ma economicamente sostenibile.

Il design così ottenuto è stato in grado di diminuire il volume dell‘80%, ridurre la proiezione del 12%, diminuire il volume dei supporti al 5% del volume complessivo, rispetto all’88% del progetto non ottimizzato.

Protolabs ha calcolato che l’aver ottimizzato per la stampa 3D il design del pezzo, ha ridotto il tempo di stampa dell‘84%, ha aumentato il numero di unità contemporaneamente prodotte (in macchina) di più del 100%, ha ridotto il tempo di finitura dell‘80%, ha ridotto il costo unitario del 75%

In definitiva le due tecnologie risultano alternative l’una dall’altra nella fase di produzione del pezzo, ma sono complementari se si tiene in considerazione come la CNC sia comunque la tecnologia necessaria nella post produzione dopo la DMLS, come per la rimozione dei supporti o la finitura superficiale.

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