Abbracciare la produzione in serie nella produzione additiva

Di Rachele Pasini | 30 maggio

L’evoluzione dalla produzione di prototipi e piccoli lotti alla produzione in serie di parti in plastica e metallo nella produzione additiva aumenta l’utilizzo efficiente delle apparecchiature di stampa 3D, fornisce un ambiente di lavoro sicuro e crea un flusso di produzione ottimale. Il raggiungimento di una produzione in serie efficiente, tuttavia, richiede automazione intelligente e networking in grado di integrare perfettamente tempi di produzione lunghi di componenti nella stampa 3D con passaggi a monte e a valle più brevi.

Di Oliver Elbert, responsabile della produzione additiva • Gruppo Grenzebach

La produzione additiva (AM), o stampa 3D, è la produzione di un oggetto tridimensionale a partire da un modello CAD o da un modello 3D digitale. Può essere eseguito in una varietà di processi in cui il materiale viene depositato, unito o solidificato sotto il controllo del computer con l'aggiunta di materiale (come plastica, liquidi o granelli di polvere), in genere strato per strato.

Trentacinque anni fa le tecniche di stampa 3D erano considerate adatte solo alla produzione di prototipi funzionali o estetici. Negli ultimi anni, tuttavia, la precisione, la ripetibilità e la gamma di materiali della produzione additiva sono aumentati fino a diventare una tecnologia di produzione industriale praticabile.

Poiché la produzione additiva è un processo di unione dei materiali, in cui un prodotto può essere fabbricato direttamente dal suo modello 3D, solitamente strato su strato, offre notevoli vantaggi rispetto alle tecnologie di produzione tradizionali come la lavorazione CNC o la fusione. I processi di produzione additiva hanno la capacità unica di consentire la fabbricazione di parti con una forma complessa e una distribuzione dei materiali complessa e ampliano significativamente la libertà di progettazione per i progettisti.

La sfida con la produzione additiva è il lungo tempo di produzione richiesto per ciascun articolo nella stampante 3D, mentre le fasi di produzione a monte e a valle hanno tempi di consegna significativamente più brevi. Ciò comporta notevoli inefficienze nel processo complessivo di produzione additiva.

La soluzione è la produzione in serie, con automazione intelligente e integrazione in rete di tutti i processi a monte e a valle del ciclo di stampa 3D. Gli utenti beneficiano di processi automatizzati, garantendo al tempo stesso un flusso di materiale ottimale tra i singoli dispositivi come stampanti, sistemi di depolverazione e finitura. Oltre ad aumentare l’utilizzo efficiente delle apparecchiature di stampa 3D, la produzione automatizzata fornisce un ambiente di lavoro sicuro per i lavoratori.

Efficienza migliorata. L'automazione collega in rete in modo intelligente e affidabile fasi di processo con tempi di lavorazione diversi. I sistemi di stampa 3D, pre-elaborazione e post-elaborazione sono sincronizzati meccanicamente, elettronicamente e digitalmente, risultando in macchinari utilizzati in modo ottimale con la massima produttività.

Costo per parte inferiore. Il collegamento intelligente delle singole fasi di lavoro consente il massimo utilizzo di tutti i sistemi. Ciò consente una produzione con costi per pezzo inferiori.

Salute e sicurezza sul posto di lavoro. Durante la post-elaborazione dei componenti stampati in 3D possono esserci rischi per la salute a causa di polveri sottili e nanoparticelle. Le soluzioni di automazione progettate in modo ottimale rispettano le norme in materia di salute e sicurezza sul lavoro e riducono i rischi per i lavoratori.

Molteplici fasi di processo di durata variabile rendono la produzione additiva una questione complessa. Ogni produttore ha requisiti specifici per il tipo di materiale utilizzato per la stampa 3D, le procedure di preelaborazione e postelaborazione. Per preparare una sequenza di funzioni di stampa 3D per una produzione in serie semplificata è necessario affrontare i componenti di automazione per ciascun processo.

Di seguito è riportata una ripartizione delle soluzioni di sistemi automatizzati che supportano la sincronizzazione intelligente della produzione in serie per la produzione additiva. Questi sistemi coprono carico e scarico, produzione additiva, depolverazione e postelaborazione: