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La stampa 3D può aiutare a ridurre i costi, migliorare l'efficienza e ridurre i tempi. Fornisce un modo completamente nuovo di creare prodotti offrendo in molti casi più vantaggi rispetto ai metodi di fabbricazione tradizionali.
È possibile usare diversi tipi di stampanti 3D per creare una varietà di design e applicazioni, ma i vantaggi discussi in questo articolo si applicano a un'ampia gamma di industrie. Perché preferire la stampa 3D ad altri metodi? Vediamolo insieme in questo articolo.
La stampa 3D è usata per produrre parti tramite stampa di strati successivi fino a comporre il pezzo finale. Rispetto alle tecniche di produzione tradizionali come la lavorazione CNC, si ritiene che questo metodo offra numerosi vantaggi a beneficio di tutte le industrie.
La stampa 3D non sostituirà la maggior parte dei metodi di produzione tradizionali, ma le stampanti 3D possono fornire design di alta precisione in modo rapido e con grande accuratezza.
La tecnologia di stampa 3D viene talvolta chiamata produzione additiva, ossia un processo in cui si crea un manufatto aggiungendo o solidificando il materiale strato per strato.
La stampa 3D è un metodo popolare ormai consolidato per la fabbricazione, ma è una tecnologia in rapida crescita e in continuo miglioramento. La generazione attuale impiega un metodo simile per hobbisti e professionisti anche se con risultati finali molto diversi.
La stampante impiega generalmente 1-50 ore per completare un’operazione, a seconda del funzionamento della macchina e delle dimensioni dell'oggetto.
Un progettista cerca sempre di produrre pezzi in modo efficiente. Generalmente la fabbricazione di componenti tradizionali richiede diversi processi di fabbricazione per la produzione. Il modo in cui viene eseguita la sequenza influenza la qualità e la fabbricabilità del prodotto.
Prendiamo ad esempio una staffa in acciaio personalizzata prodotta con metodi di fabbricazione tradizionali: a differenza della produzione additiva, il processo inizia utilizzando un modello CAD. Dopo aver finalizzato il concetto, la fabbricazione inizia preparando tutti i profili d'acciaio tagliandoli alle dimensioni desiderate. I profili vengono quindi fissati in posizione e poi uniti tramite saldatura.
Nella stampa 3D, invece, il pezzo viene prodotto in un singolo passaggio, ossia sovrapponendo gli strati di metallo e andando a comporre il modello disegnato tramite software CAD.
Per la stampa 3D tutto ciò di cui vi è bisogno è un’apposita stampante, mentre per gli altri metodi di produzioni possono essere necessari più di un macchinario.
Inoltre, il processo di stampa 3D permette una maggiore flessibilità al design e consente un processo di progettazione completamente personalizzabile. L'attuale tecnologia additiva eccelle nel realizzare pezzi singoli uno alla volta ed è perfetta per la produzione ricorrente.
Questo concetto è ampiamente utilizzato nell'industria dentale per la fabbricazione di protesi, impianti e ausili orali personalizzati. La manifattura additiva fornisce una produzione economica e a tiratura singola di prodotti personalizzati, dall'attrezzatura sportiva di fascia alta progettata per una vestibilità perfetta agli apparecchi ortodontici.
I costi di produzione possono essere divisi in tre gruppi: costi operativi della stampante 3D e quote di ammortamento, costi dei materiali e costi della manodopera.
Mentre le tipiche stampanti 3D desktop hobbistiche hanno meno potenza di calcolo dei computer portatili e quindi bassi consumi, la tecnologia additiva industriale richiede molta energia per creare singola componente. Tuttavia, produrre una geometria complicata in singoli passi può risultare in prestazioni più elevate e tempi di consegna più brevi per il cliente.
Il costo di funzionamento della macchina è generalmente quello che contribuisce meno al costo di produzione. Questo dipende molto dal tipo di stampante 3D utilizzato. La quota oraria di ammortamento invece può incidere fino al 40% del costo finale a seconda del tipo di stampante.
Per quanto riguarda il materiale, il suo costo della produzione additiva varia molto da una tecnologia all'altra. A seconda della tecnologia scelta e delle prestazioni che ci si aspetta dal modello 3D, i materiali disponibili differiscono e così il loro costo.
La stampa 3D non richiede un ampio utilizzo di manodopera. Tuttavia, bisogna considerare che la rimozione dei supporti al prodotto finito richiede necessariamente l’intervento umano.
Nel complesso, stampare in 3D in alcune industrie è più conveniente che produrre i pezzi con i metodi di produzione tradizionali.
Uno dei maggiori vantaggi dell'uso della produzione additiva è la rapidità del processo complessivo rispetto ai processi convenzionali. Modelli complessi possono essere realizzati via CAD e poi stampati in poche ore.
La tecnologia di produzione ha una velocità tale da permettere di testare e sviluppare le idee di design durante processo. Se prima i prototipi richiedevano diverse settimane per arrivare nelle prime fasi, la produzione additiva può essere realizzata in poche ore dal designer stesso.
I metodi di produzione sottrattiva come la fresa CNC o la tornitura eliminano grandi quantità di materiale dal blocco iniziale, producendo uno scarto di materiale significativo. Quella additiva di solito usa solo la quantità di materiale necessaria per la produzione dei pezzi.
I processi di fabbricazione additiva producono quindi relativamente pochi scarti e sono più sostenibili dal punto di vista ecologico ed economico.
I limiti della fabbricazione tradizionale sono raramente applicabili alla manifattura additiva. Anche se ci sono alcune limitazioni per quanto riguarda le dimensioni minime che possono essere stampate facilmente, la stampa 3D lascia ai designer molta libertà creativa, permettendo anche la realizzazione di forme geometriche complesse.
Gli ordini di prototipi difettosi costano ai designer tempo e denaro; piccole modifiche agli stampi possono avere un costo elevato. Un prototipo stampato prima della produzione elimina il rischio per la produzione. Questo permette al designer di accertarsi della qualità del prodotto prima di fare grandi investimenti a livello di produzione di massa.
Come abbiamo visto, ci sono dei notevoli vantaggi a scegliere la stampa 3D anziché i tradizionali metodi di produzione. Poter realizzare dei prodotti, modelli o prototipi in un solo passaggio, con un abbattimento dei tempi e dei costi di manodopera, pur con disegni particolarmente complessi.
La stampa 3D è dunque una tecnologia sostenibile e altamente competitiva ma, soprattutto, flessibile per svariate applicazioni.
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