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La stampante a estrusione di pellet di 3D Systems accelera i processi di termoformatura

Pubblicato il 25 settembre 2023
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A causa delle interruzioni delle forniture, i produttori si rivolgono alla produzione additiva (PA) per creare prodotti di alta qualità più rapidamente e a costi contenuti. Molte aziende specializzate nella termoformatura di materie plastiche, stanno facendo leva sulla stampa 3D a estrusione per facilitare i tradizionali processi di formatura sottovuoto e termoformatura, rendendoli più veloci, più convenienti e più agili. In questo scenario, 3D Systems collabora con Duo Form, azienda che si occupa della termoformatura per un’ampia gamma di settori, con sede negli Stati Uniti, per integrare la PA nel proprio processo produttivo e ottenere così i benefici della stampa 3D applicata alla termoformatura.

Nei processi di termoformatura convenzionali, i materiali plastici in fogli vengono modellati su stampi, spesso con l’assistenza del vuoto, per produrre il pezzo finale. Per creare la forma desiderata, questi processi sottrattivi rimuovono selettivamente il materiale da un blocco o da una billetta con un mandrino. Si utilizza un’ampia gamma di polimeri, tra cui termoplastici standard e ad alte prestazioni, termoindurenti, resine caricate e fotopolimeri, e persino metalli. Gli stampi prodotti in modo additivo offrono libertà di progettazione rispetto ai mezzi convenzionali. L’AM aumenta anche l’efficienza, producendo uno stampo o un prototipo in poche ore o giorni, mentre la produzione tradizionale richiede spesso settimane e mesi.

Per i pezzi di medie e grandi dimensioni, l’estrusione di pellet ha dimostrato di offrire vantaggi, tra cui la capacità di ottimizzare i tempi, ridurre i costi di produzione dello stampo e la flessibilità della produzione.

I pellet in termoplastica sono considerati la materia prima più economica per la PA, con un costo fino a 10 volte inferiore rispetto ad altri materiali di stampa, come i filamenti termoplastici. Oltre al risparmio sul costo dei materiali, le stampanti 3D a estrusione di pellet offrono vantaggi notevoli in termini di velocità, poiché consentono di realizzare stampi con dimensioni fino a 1270 x 1270 x 1820 mm (50 x 50 x 72 pollici), utilizzando materiali ad alte prestazioni resistenti alle temperature elevate, con velocità che raggiungono mezzo metro al secondo.

Per ottenere un pezzo finale di alta qualità, gli stampi di produzione stampati in 3D per la termoformatura devono ridurre al minimo la distorsione dello stampo. Le aziende specializzate nella termoformatura hanno convalidato i pellet a base di policarbonato caricato con vetro come materiale particolarmente indicato per queste applicazioni, unitamente ai pellet in ABS con fibra di carbonio e persino ad alcuni pellet di nylon come materiali adatti alla produzione di stampi.

Un ulteriore vantaggio offerto dalla PA per creare stampi per termoformatura è la possibilità di sfruttare la superficie porosa di una parte stampata per consentire il passaggio del vuoto attraverso lo stampo, senza ricorrere ad attrezzature speciali per praticare i fori (come invece avviene con il metodo tradizionale). La porosità degli stampi realizzati in 3D offre un importante vantaggio per il processo di costruzione degli stampi mediante la stampa 3D a estrusione di pellet. A seconda della parte termoformata finale desiderata, potrebbe essere necessario convogliare il flusso attraverso lo stampo in determinate zone, ad esempio nelle cavità profonde, per ottenere il risultato atteso dal processo di formatura. A tale scopo, è possibile regolare i parametri dei percorsi utensile prima di avviare la stampa. In base al calibro iniziale del materiale formato, è possibile ottenere stampe con una risoluzione più elevata e una finitura superficiale migliore.

In un mercato fortemente competitivo come quello della termoformatura della plastica, Duo Form si impegna a innovare il processo produttivo e a ridurre tempi di consegna e costi per soddisfare le aspettative dei clienti e ottenere nuovi incarichi. Allo stesso tempo, preservare la qualità e la durabilità degli stampi è un requisito fondamentale. La riduzione dei tempi e dei costi non è l’unica sfida che le aziende specializzate in termoformatura devono affrontare. È essenziale anche innovare velocemente con l’iterazione dei progetti e creare prototipi a grandezza naturale per evitare ritardi nel processo di approvazione e produzione.

Allo scopo di valutare la PA per la produzione di stampi di grandi dimensioni, Duo Form ha intrapreso un progetto che prevedeva la stampa in 3D di un pannello interno per treno di 1294 x 410 x 287 mm. Nell’ambito di tale progetto, è stata dimostrata la potenziale riduzione dei costi fino all’88% e la riduzione dei tempi di completamento fino al 65% rispetto ai tradizionali metodi di creazione di stampi in ceramica. La combinazione di una stampante 3D EXT 1270 Titan Pellet e di pellet di policarbonato caricato a vetro ha permesso di ridurre notevolmente i costi e i tempi. I risultati immediati sono stati percepiti con il primo stampo realizzato in 3D, un piatto doccia per veicoli da diporto. Il risultato è stato uno stampo AM di alta qualità con una durata paragonabile a quella degli stampi prodotti con metodi tradizionali. Sono stati estratti oltre 1.000 pezzi dallo stampo senza segni di usura degni di nota.

“Abbiamo registrato un forte incremento del volume di lavoro con la stampante 3D Titan. La rapida produzione di parti, stampi e parti formate ci ha permesso di fare passi da gigante rispetto alla concorrenza”, afferma David Rheinheimer, responsabile sviluppo prodotto presso Duo Form.

Da quando l’azienda ha adottato la PA come parte del processo produttivo, Duo Form ha incrementato il volume di lavoro e chiude le trattative in tempi più brevi, grazie alla velocità e all’agilità della stampa 3D a estrusione di pellet.

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