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LA STAMPA 3D INDUSTRIALE CON SLS DI NUOVA GENERAZIONE

Ecco perché i sistemi laser “fibra” sono più efficienti ed economici di quelli “gas”

SINTRATEC

Sintratec è l’azienda che ha creato la prima stampante 3D desktop al mondo con tecnologia SLS, il modello “kit”, che ha ricevuto vari riconoscimenti e premi a livello internazionale.

In un processo di miglioramento continuo, ha sviluppato anche una soluzione di nuova generazione per le applicazioni professionali: il nuovo modello “S2”, che rende la manifattura additiva di qualità professionale finalmente semplice ed accessibile. La mission di Sintratec è fornire strumenti di Fabbrica 4.0, con tutti i vantaggi che offre la stampa 3D (libertà geometrica, precisione e raffinatezza dei pezzi, resistenza dei materiali) senza i tradizionali limiti delle soluzioni industriali (costi elevati di acquisto e gestione, difficoltà d’uso, rigidità del flusso di lavoro).

Sintratec: stampa le tue idee.

CMF MARELLI

Fondata ditta “Cesare Marelli & Figlio”, CMF è sul mercato italiano delle forniture industriali dal 1950. Da sempre attiva nell’ambito delle soluzioni di metrologia (MAHR), fin dai primi anni ’90 si occupa di Stampanti 3D per i diversi ambiti professionali. Negli ultimi anni propone soluzioni di nuova generazione più evoluti, performanti ed economici delle alternative classiche.

LE OPPORTUNITA’ DELLA STAMPA 3D

La manifattura additiva è una gamma di tecnologie innovative capaci di costruire oggetti tridimensionali;  funzionando concettualmente al contrario delle tecnologie sottrattive, i vantaggi della stampa 3D rispetto alle soluzioni tradizionali (stampi ad iniezione, CNC) sono:

  1. capacità di realizzare geometrie complesse;
  2. risparmi di tempo e di costo per singoli pezzi o piccole tirature;
  3. efficienza nei processi di ricerca, sviluppo e produzione;
  4. autonomia di generazione percorso macchina e corso d’opera

Grazie alla disponibilità di numerosi materiali e modalità di costruzione, dell’ affidabilità dei sistemi e di costi di investimento e gestione accessibili, la stampa 3D è sempre più usata nei diversi settori per applicazioni di prototipazione funzionale, produzione da uso intermedio (attrezzature, posaggi e mascheraggi, dime) e produzione da uso finale (componentistica, ricambi).

I VANTAGGI DELLA TECNOLOGIA SLS

La Sinterizzazione Laser Selettiva è la tecnologia di stampa 3D che usa materiali di costruzione plastici inizialmente in stato di polveri, stesi sul piano di lavoro e solidificati attraverso l’opportuno passaggio di un laser uno strato dopo l’altro; la polvere non solidificata rimanente funge da supporto al pezzo e viene riciclata in parte per i lavori successivi.               Proprio    l’assenza    di    apposite strutture di sostegno sacrificali rende l’SLS l’unica soluzione che permette totale libertà realizzativa (qualsiasi geometria e   parti   già assemblate, anche con cinematismi funzionanti.

Altri vantaggi tipici di questa tecnologia sono:

  1. grande produttività, dovuta a costi/tempi decrescenti all’aumentare dellla quantità realizzata;
  2. superiore resistenza dei materiali, in una scelta di compositi termoplastici anche caricati ed elastomeri;
  3. maggiore raffinatezza superficiale (all’occorrenza migliorabile con eventuali post-lavorazioni tipo sabbiature, burattature, verniciature o altri trattamenti estetici);
  4. ottima precisione dimensionale, con tolleranze nell’ordine di 0,1

“LASER GAS” VERSUS “LASER FIBRA”

I sistemi SLS classici utilizzano tradizionalmente un laser di tipo “CO2” ad alta potenza che li rende impegnativi sia nei costi di investimento che di gestione oltre che nelle modalità operative   e   nelle   competenze   d’uso   (necessità   di impianti   gas accessori, sistemi di areazione, norme di sicurezza).

I   sistemi   di   nuova   generazione   si   stanno   orientando invece   verso    laser    di    tipo    “fibra” che    non   hanno bisogno   di alimentazione   a   gas,    quindi    abbattono    gli assorbimenti elettrici e gli altri costi/complessità di gestione; inoltre   sono   progettati   con nuovi concetti modulari (per esempio con carrelli polvere estraibili) e scalabili che li rendono più semplici,   versatili   ed accessibili a parità di qualità ed affabilità fornita.

Elementi di fisica laser (1)

Chi usa la manifattura additiva in SLS è abituato a pezzi ottenuti con polveri bianche. Perché quelle dei sistemi di nuova generazione sono invece polveri di colore scuro?

Questo dipende dall’utilizzo di un diverso tipo di laser nella solidificazione dei materiali di costruzione: le polveri “sembrano” chiare o scure all’occhio umano perché sono o meno riflettenti; solidificare materiali riflettenti necessita di laser ad alta potenza (tipo gas) mentre le polveri non riflettenti quindi scure possono essere gestite da laser meno impegnativi (tipo fibra).

Elementi di fisica del
laser (2)

Non tutto lo spettro elettromagnetico della luce è visibile ad occhio umano ma solo una sua parte. Entro questo sottospettro visibile, il fatto che un oggetto venga percepito di un colore chiaro o scuro o colorato (e di quale colore) dipende dalla luce riflessa dall’oggetto stesso, che è quella che raggiunge   l’occhio;   la parte di frequenze invece assorbite dall’oggetto – quindi non riflesse –   non    vengono   viste. Il colore dell’oggetto non incide in alcun modo sulle proprietà meccaniche del materiale. Essendo            trattate con pigmenti assorbenti dal punto di vista estetico i materiali scuri sono limitati rispetto a quelli chiari solo in caso di eventuali post-trattamenti di dying (che possono essere fatti solo in scuro)  per contro mantengono la stabilità del proprio colore (mentre il bianco tende ad ingiallire); per tutti gli altri eventuali post-trattamenti (spray, metal plating, flocking, powder coating) il risultato è analogo.

La dimensione e il tipo del punto laser

I laser possono avere un fascio focalizzato (monomodale) o diffuso (multimediale): nel primo caso l’azione sul bersaglio è più netta, nel secondo più sfocata. Uno spot più piccolo permette al laser di avere una maggiore capacità di dettaglio e (raffinatezza nel corso della solidificazione delle polveri) ovvero migliore qualità (di costruzione degli oggetti), mentre uno spot più grande è più grossolano.

LE TIPOLOGIE DI LASER NEI SISTEMI SLS

Sul mercato sono disponibili sistemi di stampa 3D con tecnologia SLS alternative, di vari produttori e in diversi modelli. A parte il fatto che le macchine più recenti hanno processi tendenzialmente più evoluti quindi complessivamente “più intelligenti” in termini di facilità e di ottimizzazione rispetto a quelle più datate, la distinzione fondamentale dei sistemi riguarda il tipo di laser utilizzato perché questo comporta di conseguenza sostanziali differenze nelle caratteristiche tecniche quindi nei costi di investimento e di gestione, nella qualità e affidabilità operativa, nella facilità d’uso. La scelta del “migliore” sistema rispetto alle proprie esigenze è un compromesso tra “pro” e “contro”. Valutando in generale in termini di vantaggi e svantaggi rispettivi, si può riassumere che:

  1. i sistemi basati su laser diodo hanno bassi(ssimi) costi di acquisto e gestione ma anche bassa qualità delle parti, scure;
  2. i sistemi basati su laser fibra hanno bassi costi di acquisto e gestione e ottima qualità delle parti ma pezzi di colore scuro;
  3. i sistemi basati su laser gas hanno alti(ssimi) costi di acquisto e di gestione ma buona qualità delle parti, di colore chiaro.