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GENNAIO-FEBBRAIO 2017 AUTOMAZIONE OGGI 395 124
AO TUTORIAL
Material Extrusion o FDM (Fuse
deposition modelling): il ma-
teriale in bobina, un filamento
termoplastico riscaldato ero-
gato a pressione e flusso co-
stanti da un ugello estrusore
consente di realizzare un og-
getto strato dopo strato per
fusione; questa tecnologia è
adatta all’utilizzo di polimeri
in fase di prototipazione. Of-
fre un processo economico e
permette di utilizzare un’am-
pia gamma di materiali come PLA, ABS, Hips, TPU, TPE, Petg, PC,
nylon oltre a Ultem e Peek, un materiale utilizzato per il metal re-
placement in aeronautica. La precisione e la velocità sono inferiori
rispetto ad altri processi.
Vat photopolymerization: un materiale fotopolimerico liquido in
una vasca indurisce selettivamente dopo fotopolimerizzazio-
ne da raggi UV; questa tecnologia è adatta ai fotopolimeri per
la prototipazione e permette di ottenere altissime risoluzioni. A
differenza delle altre tecnologie che utilizzano il materiale in pol-
vere come sostegno richiede un supporto per sostenere il pezzo
in lavorazione. Offre elevati livelli di precisione, buona finitura e
permette di realizzare grandi superfici, per contro è una tecnolo-
gia costosa e compatibile solo con fotoresine.
I materiali
La stampa 3D è in gran parte limitata alla realizzazione di com-
ponenti in polimeri termoplastici, tuttavia per diventare una tec-
nologia diffusa a livello industriale l’additive manufacturing deve
poter utilizzare anche materiali metallici perché offrono migliori
proprietà struttu-
rali (meccaniche) e
ceramici per le loro
proprietà funzionali
(elettriche, magne-
tiche, ottiche ecc).
L’additive manu-
facturing consente,
infatti, applicazioni
interessanti per tut-
te le categorie di
materiali: i polimeri
offrono rapidità di
realizzazione, i me-
talli flessibilità nella
produzione e realizzazione di materiali con proprietà innovative
e i ceramici permettono di realizzare forme elaborate evitando
la complessità e i costi delle tecniche di lavorazione tradizionali.
L’impiego di metalli e materiali ceramici nell’additive manufactu-
ring presenta al momento criticità perché questi materiali hanno
un punto di fusione elevato e le loro proprietà strutturali e funzio-
nali dipendono fortemente dalla struttura cristallina, dalla poro-
sità, dalla dimensione dei grani e dal numero/dalla distribuzione
delle fasi. Le proprietà tecnologiche di un materiale dipendono
poi da diversi parametri: natura degli atomi e dei legami chimi-
ci, grado di ordinamento cristallino o amorfo, struttura cristal-
lografica, tipo e concentrazione dei difetti e microstruttura. Per
ottenere una produzione realmente affidabile è necessario poter
controllare tutti questi parametri.
Vantaggi e svantaggi in ambito industriale
Con l’utilizzo dei materiali opportuni l’additive manufacturing a
livello industriale permette di realizzare pezzi dalla geometria mol-
to complessa con le proprietà fisico-meccaniche desiderate diffi-
cilmente ottenibili con le tecnologie tradizionali, impiegando un
unico materiale oppure combinando diversi materiali: fabbricare
un solo tipo di prodotto e personalizzarlo anche in bassi volumi
produttivi diventa più semplice e meno costoso. Inoltre, l’additive
manufacturing è una tecnologia a basso impatto ambientale per-
ché permette di riciclare la plastica. Cambia il modo di progettare
perché i risultati variano in funzione delle tecnologia adottata per
realizzare il prodotto e del comportamento del materiale: si richie-
dono quindi nuove competenze di progettazione additiva.
Evoluzione
In sviluppo il 4D printing che alla stampa 3D aggiunge come quarta
dimensione: il tempo. Nel tempo gli oggetti possono trasformarsi,
autoassemblarsi o autoriconfigurarsi come già avviene in natura nel
mondo vegetale. Queste potenzialità spiegano il forte e crescente
interesse nelle applicazioni di additive manufacturing.
Fonti
Università di Pavia
European Association of the Machine Tool Industries http://www.
European Powder Metallurgy Association
Loughborough University
Foto tratta da www.flickr.com - Creative Tools
Per diventare una tecnologia diffusa
a livello industriale l’additive
manufacturing deve poter utilizzare
anche materiali metallici e ceramici