Stampa 3D in metallo

Di recente abbiamo fatto una dimostrazione del metallostampa 3D, e lo abbiamo completato con grande successo, quindi cos'è il metallo?stampa 3DQuali sono i suoi vantaggi e svantaggi?

La stampa 3D in metallo è una tecnologia di produzione additiva che crea oggetti tridimensionali aggiungendo materiali metallici strato per strato. Ecco un'introduzione dettagliata alla stampa 3D in metallo:

Principio tecnico
Sinterizzazione laser selettiva (SLS): l'uso di raggi laser ad alta energia per fondere e sinterizzare selettivamente polveri metalliche, riscaldando la polvere a una temperatura leggermente inferiore al suo punto di fusione, in modo che si formino legami metallurgici tra le particelle di polvere, costruendo così l'oggetto strato per strato. Nel processo di stampa, uno strato uniforme di polvere metallica viene prima depositato sulla piattaforma di stampa, quindi il raggio laser scansiona la polvere in base alla sezione trasversale dell'oggetto, in modo che la polvere scansionata si sciolga e si solidifichi. Dopo il completamento di uno strato di stampa, la piattaforma scende di una certa altezza e quindi stende un nuovo strato di polvere. Ripetere il processo sopra descritto fino alla stampa dell'intero oggetto.
Fusione Laser Selettiva (SLM): simile alla SLS, ma con una maggiore energia laser, la polvere metallica può essere completamente fusa per formare una struttura più densa, ottenendo una densità maggiore e migliori proprietà meccaniche, mentre la resistenza e la precisione dei pezzi metallici stampati sono maggiori, prossime o addirittura superiori a quelle dei pezzi prodotti con il processo di produzione tradizionale. È adatta alla produzione di componenti in ambito aerospaziale, medicale e altri settori che richiedono elevata precisione e prestazioni.
Fusione a fascio di elettroni (EBM): utilizzo di fasci di elettroni come fonte di energia per fondere polveri metalliche. Il fascio di elettroni presenta caratteristiche di elevata densità energetica e alta velocità di scansione, che consentono di fondere rapidamente la polvere metallica e migliorare l'efficienza di stampa. La stampa sotto vuoto può evitare la reazione dei materiali metallici con l'ossigeno durante il processo di stampa, il che è adatto per la stampa di leghe di titanio, leghe a base di nichel e altri materiali metallici sensibili al contenuto di ossigeno, spesso utilizzati in ambito aerospaziale, in apparecchiature medicali e in altri settori di fascia alta.
Estrusione di materiali metallici (ME): metodo di produzione basato sull'estrusione di materiale, che utilizza una testa di estrusione per estrudere il materiale metallico sotto forma di seta o pasta, e allo stesso tempo riscaldarlo e polimerizzarlo, in modo da ottenere uno stampaggio ad accumulo strato per strato. Rispetto alla tecnologia di fusione laser, il costo di investimento è inferiore, più flessibile e conveniente, particolarmente adatto per lo sviluppo iniziale in ambienti d'ufficio e industriali.
Materiali comuni
Lega di titanio: presenta i vantaggi di elevata resistenza, bassa densità, buona resistenza alla corrosione e biocompatibilità, ampiamente utilizzata in ambito aerospaziale, delle apparecchiature mediche, automobilistico e in altri settori, come nelle pale dei motori degli aerei, nei giunti artificiali e nella produzione di altre parti.
Acciaio inossidabile: ha una buona resistenza alla corrosione, buone proprietà meccaniche e di lavorazione, un costo relativamente basso, è uno dei materiali comunemente usati nella stampa 3D in metallo, può essere utilizzato per produrre una varietà di parti meccaniche, utensili, dispositivi medici e così via.
Lega di alluminio: bassa densità, elevata resistenza, buona conduttività termica, adatta alla produzione di parti con elevati requisiti di peso, come blocchi cilindrici di motori di automobili, parti strutturali aerospaziali, ecc.
Lega a base di nichel: dotata di eccellente resistenza alle alte temperature, alla corrosione e all'ossidazione, è spesso utilizzata nella fabbricazione di componenti ad alta temperatura come motori aeronautici e turbine a gas.
vantaggio
Elevato grado di libertà di progettazione: la capacità di realizzare forme e strutture complesse, come strutture reticolari, strutture topologicamente ottimizzate, ecc., difficili o impossibili da realizzare nei processi di produzione tradizionali, offre un maggiore spazio di innovazione per la progettazione del prodotto e può produrre parti più leggere e ad alte prestazioni.
Ridurre il numero di parti: più parti possono essere integrate in un tutto, riducendo il processo di collegamento e assemblaggio tra le parti, migliorando l'efficienza produttiva, riducendo i costi, ma anche migliorando l'affidabilità e la stabilità del prodotto.
Prototipazione rapida: può realizzare il prototipo di un prodotto in poco tempo, accelerare il ciclo di sviluppo del prodotto, ridurre i costi di ricerca e sviluppo e aiutare le aziende a immettere i prodotti sul mercato più rapidamente.
Produzione personalizzata: in base alle esigenze individuali dei clienti, è possibile realizzare prodotti unici per soddisfare i requisiti speciali di diversi clienti, adatti per impianti medici, gioielli e altri campi personalizzati.
Limitazione
Scarsa qualità della superficie: la rugosità superficiale delle parti metalliche stampate è relativamente elevata e per migliorare la finitura superficiale è necessario un post-trattamento, come molatura, lucidatura, sabbiatura, ecc., con conseguente aumento dei costi e dei tempi di produzione.
Difetti interni: durante il processo di stampa potrebbero verificarsi difetti interni quali pori, particelle non fuse e fusione incompleta, che influiscono sulle proprietà meccaniche delle parti, in particolare nell'applicazione di carichi elevati e ciclici. È necessario ridurre il verificarsi di difetti interni ottimizzando i parametri del processo di stampa e adottando metodi di post-elaborazione appropriati.
Limitazioni dei materiali: sebbene le tipologie di materiali metallici per la stampa 3D disponibili siano in aumento, sussistono ancora alcune limitazioni rispetto ai metodi di produzione tradizionali e alcuni materiali metallici ad alte prestazioni sono più difficili da stampare e il costo è più elevato.
Problemi di costi: il costo delle attrezzature e dei materiali per la stampa 3D in metallo è relativamente elevato e la velocità di stampa è lenta, il che non è conveniente quanto i tradizionali processi di produzione su larga scala e attualmente è adatto principalmente per piccoli lotti, produzioni personalizzate e aree con elevati requisiti di qualità e prestazioni del prodotto.
Complessità tecnica: la stampa 3D in metallo implica parametri di processo e controlli di processo complessi, che richiedono operatori professionisti e supporto tecnico, nonché un elevato livello tecnico ed esperienza da parte degli operatori.
Campo di applicazione
Aerospaziale: utilizzato per produrre pale di motori aeronautici, dischi di turbine, strutture alari, parti di satelliti, ecc., che possono ridurre il peso dei componenti, migliorare l'efficienza del carburante, diminuire i costi di produzione e garantire elevate prestazioni e affidabilità dei componenti.
Automobile: produzione di monoblocchi per motori di automobili, scatole di trasmissione, parti strutturali leggere, ecc., per ottenere un design leggero delle automobili, migliorare il risparmio di carburante e le prestazioni.
Medico: la produzione di dispositivi medici, articolazioni artificiali, ortesi dentali, dispositivi medici impiantabili, ecc., in base alle differenze individuali dei pazienti, migliora l'idoneità dei dispositivi medici e l'efficacia del trattamento.
Produzione di stampi: la produzione di stampi a iniezione, stampi per pressofusione, ecc., riduce il ciclo di produzione dello stampo, riduce i costi e migliora la precisione e la complessità dello stampo.
Elettronica: produzione di radiatori, gusci, circuiti stampati per apparecchiature elettroniche, ecc., per ottenere una produzione integrata di strutture complesse, migliorare le prestazioni e l'effetto di dissipazione del calore delle apparecchiature elettroniche.
Gioielli: in base alla creatività del designer e alle esigenze del cliente, è possibile realizzare una varietà di gioielli unici per migliorare l'efficienza produttiva e la personalizzazione del prodotto.