La postelaborazione separa la produzione additiva dalla stampa 3D

La Shelby Cobra stampata in 3D dell'Oak Ridge National Lab si è rivelata difficile da finire perché la superficie della carrozzeria rinforzata con fibra di carbonio aveva la consistenza del cemento. ORNL

Ciò che distingue la produzione additiva dalla stampa 3D sono tutti i processi eseguiti oltre alla stampa. L'AM inizia con la progettazione di una parte specifica per l'additivo, seguita dalla programmazione, dall'ottimizzazione del processo, dalla stampa della parte e infine dalla postelaborazione.

La promessa di una stampante 3D in grado di produrre parti finite secondo le modalità della produzione in serie non è realistica. Semplici parti in plastica, ad esempio, potrebbero richiedere fasi di post-elaborazione come la rimozione del supporto e potrebbero dover essere levigate, lucidate, levigate con vapore, lavorate a macchina, riempite, verniciate, sigillate, tinte e assemblate.

Nel mercato AM, le officine per il lavoro sono chiamate agenzie di servizi. Questo perché devono offrire una serie di servizi per trasformare l'idea del cliente in realtà. Allo stesso modo, quando le aziende acquistano stampanti 3D, di solito cercano qualcosa di più della semplice stampa di parti. Vogliono AM.

La stampa di parti che soddisfano le aspettative richiederà al personale di un'azienda di applicare competenze in stile ufficio di servizi, inclusa la postelaborazione.

Sfide uniche

Ogni processo additivo presenta le proprie sfide. Le parti polimeriche su larga scala, ad esempio, richiedono solitamente una finitura significativa. Sono costruiti estrudendo e impilando strati di plastica calda e fusa uno sopra l'altro.

Quando la plastica si raffredda, si restringe di circa lo 0,5%. Questo può sembrare di lieve entità, ma per una parte lunga 20 piedi equivarrebbe a circa 1 pollice: un'imprecisione significativa.

Gli utensili sono una delle principali applicazioni per l’AM su larga scala. Le parti immediatamente esterne alla stampante hanno una consistenza simile al velluto a coste. Devono essere lavorati dopo essere stati stampati e raffreddati. La lavorazione può richiedere più tempo della stampa.

I prototipi di automobili o pezzi da esposizione ricevono finiture di Classe A. L'Oak Ridge National Laboratory ha stampato in 3D una replica della Shelby Cobra per celebrare il 50° anniversario dell'iconica macchina da corsa. Prima della postelaborazione, il veicolo sembrava bello, ma la sua superficie era ruvida. Con l’aiuto degli esperti di finitura di Tru-Design LLC, è stato sviluppato un processo per rifinire tali parti additive su larga scala.

La levigatura si è rivelata difficile perché la superficie del materiale rinforzato con fibra di carbonio somigliava al cemento. I primi tentativi di levigatura e primerizzazione hanno funzionato ma non sono stati una soluzione a lungo termine. I risultati migliori sono arrivati ​​dall’applicazione di uno stucco spray brevettato che ha consentito la levigatura e la verniciatura e ha prodotto una finitura da show car.

Le elettroerosioni a filo vengono spesso utilizzate per la postelaborazione per separare le parti metalliche stampate in 3D dalle piastre di base. Protolabs ha stampato questa parte, che secondo quanto riferito dall'EDM Tech Center è stata rimossa dalla sua piastra di base in 56 minuti con un SSG WEDM. Centro tecnico EDM Inc.

Differenze di metalli

La stampa 3D di parti metalliche è una storia completamente diversa rispetto alla stampa di plastica. La fabbricazione di filamenti fusi (FFF), un processo popolare per la stampa di parti in plastica che prevede l'estrusione di plastica fusa, può essere utilizzata anche per produrre parti metalliche. Le parti FFF in metallo richiedono una postelaborazione significativa.

Nel FFF metallico, la materia prima è costituita da un filamento con un legante plastico o di cera fortemente caricato con polvere metallica. Il legante deve essere rimosso dopo la stampa. Il processo di deceraggio può essere eseguito con il calore o con un bagno acido.

Dopo il deceraggio il pezzo viene sinterizzato. Durante questa fase si verifica un restringimento significativo. La buona notizia è che il restringimento è prevedibile e consente la stampa di parti ragionevolmente precise.

Un altro processo per la stampa su metallo è il binder jetting; ha requisiti di postelaborazione simili a FFF. Il getto di legante prevede la diffusione di uno strato di polvere metallica sul quale una testina della stampante spruzza selettivamente un legante secondo uno schema basato sul design della parte. Il legante viene quindi polimerizzato e viene steso un altro strato di polvere metallica.

Una volta terminata la parte, la polvere che la circonda deve essere rimossa, un processo chiamato depolverizzazione (o decaking). Viene quindi sinterizzato, eliminando anche il legante. Infine, la parte viene lavorata e lucidata.