Additive manufacturing

L'additive manufacturing (AM) presenta numerosi vantaggi rispetto alla fabbricazione tradizionale/subtractive manufacturing. Innanzitutto, i prodotti possono essere progettati per ridurre al minimo il peso e l'uso di materiali. L'approccio di stampa a strati, oltre ai vantaggi dei reticoli, consente progetti innovativi che sono strategici in ambienti ad alte prestazioni. In secondo luogo, l'additive manufacturing è più veloce e meno costosa per le piccole produzioni. L'AM può essere utilizzata per creare prototipi, prodotti personalizzati o staffaggi di produzione in modo rapido ed efficiente. In terzo luogo, l'additive manufacturing consente il consolidamento di un assieme in un'unica parte. Risparmiate tempo e manodopera con un assemblaggio completo stampato con l'AM. Infine, l'AM facilita la pianificazione della produzione, poiché è possibile stampare rapidamente l'inventario delle parti necessarie. Riducete l'inventario delle parti disponibili e ricreate rapidamente le parti legacy per semplificare la gestione della produzione. Questi sono solo alcuni dei numerosi vantaggi dell'AM.

No, ma sono collegati. La stampa 3D descrive il processo di creazione delle parti attraverso la sovrapposizione di strati di materiali sulla base di un modello CAD 3D. Si tratta più comunemente di materiali polimerici, utilizzati per scopi di consumo e ricreativi. L'AM utilizza varie tecnologie e materiali di sovrapposizione per raggiungere obiettivi di progettazione specifici. L'AM è comunemente usato per scopi di produzione in un ambiente industriale o commerciale.

La stampa 3D si è evoluta dalla tecnologia a getto d'inchiostro sviluppata negli anni '60. Nel corso degli anni '70, ci sono stati progressi nelle tecnologie, tra cui un brevetto del 1971 sulla "stampa" di metallo liquido. Eppure è stato negli anni '80 che la tecnologia ha iniziato a decollare con l'invenzione della stereolitografia, o SLA, che prevedeva la stampa laser di fotopolimeri. Si trattava di stampanti costose, fuori dalla portata dei consumatori e della maggior parte dei produttori. All'inizio del secolo, la tecnologia si è sviluppata per includere nuovi processi e materiali e la riduzione dei costi l'ha resa accessibile a una platea più vasta di utenti. Oggi, gli strumenti CAD migliorati e le stampanti di precisione hanno reso l'AM una scelta logica per le operazioni industriali e commerciali in tutto il mondo.

I materiali per l'additive manufacturing vanno dai polimeri termoplastici (ABS, nylon, TPU) alle resine tramite stereolitografia fino ai metalli (alluminio, titanio, acciaio) e ai compositi utilizzati nell'additive manufacturing dei metalli. La ceramica, la cera, la sabbia e persino la carta vengono utilizzate per il binder jetting, le parti di produzione, le applicazioni dentali e gli utensili industriali.

La fabbricazione tradizionale, spesso definita subtractive manufacturing, prevede generalmente la rimozione di materiale dal materiale grezzo per generare la forma della parte desiderata. La lavorazione tradizionale può includere una fresatrice multiasse o un trapano a colonna. La fabbricazione tradizionale si applica anche agli stampi e ai pezzi stampati, spesso prodotti con strumenti di lavorazione. Le parti fabbricate tradizionalmente sono limitate dalle capacità e dall'accesso degli strumenti di lavorazione.

Come suggerisce il nome, l'AM aggiunge strati successivi di materiali per creare una parte basata sul modello CAD 3D. Ciò può portare a forme e progetti che in precedenza non potevano essere realizzati con gli strumenti convenzionali. Inoltre, le parti fabbricate sono spesso più leggere di quelle prodotte attraverso la fabbricazione tradizionale perché il materiale non necessario può essere rimosso più facilmente dal progetto CAD.

La CAM, definita anche produzione assistita da computer, comprende un'ampia varietà di metodi di produzione basati sui controlli digitali e sul modello CAD 3D. Include i processi tradizionali e l'additive manufacturing. La fabbricazione tradizionale include macchine CNC, presse, punzoni, torni e altre macchine di produzione. La CAM supporta anche una varietà di processi di additive manufacturing, quali la fusione a letto di polvere, l'estrusione di materiale e il binder jetting, e gestisce i parametri di costruzione come le strutture di supporto, l'orientamento e la simulazione. L'elemento comune nella CAM è il modello CAD 3D digitale, che definisce le dimensioni del prodotto e i risultanti percorsi utensile.

L'additive manufacturing risale ai primi anni '80, quando il dottor Hideo Kodama sviluppò una macchina di prototipazione che si basava sulla tecnologia della scansione 3D e della stratificazione di mappe topografiche. Fu solo nel 1984 che Charles Hull brevettò la stereolitografia, dando inizio alla rapida espansione dell'additive manufacturing. La prima macchina commerciale per la stereolitografia è stata lanciata nel 1987, cui sono seguite successive innovazioni come la modellazione a deposizione fusa, il trattamento di terreno solido e la fabbricazione di oggetti laminati. Da allora, tecnologie come la sinterizzazione laser selettiva, il binder jetting e la deposizione diretta di energia hanno accelerato l'evoluzione dell'additive manufacturing, dalla prototipazione rapida alla produzione su larga scala.

La progettazione per l'additive manufacturing si riferisce a un insieme di metodologie e strumenti volti a ottimizzare i modelli CAD per la produzione strato per strato. Sfrutta le capacità uniche dell'additive manufacturing, ovvero l'ottimizzazione topologica, le strutture reticolari, il consolidamento delle parti e le strutture di supporto minime, per ottimizzare le prestazioni e ridurre lo spreco di materiale. Ad esempio dai un'occhiata a questo blog che mostra una drammatica riprogettazione di uno scambiatore di calore per elicotteri. Il software per la progettazione per l'additive manufacturing, come Creo, garantisce che le parti vengano realizzate in modo efficiente tramite processi di additive manufacturing di metalli o polimeri come la fusione a letto di polvere, la modellazione a deposizione fusa e il binder jetting.