Produzione additiva e produzione tradizionale

Introduzione

Laproduzione additiva (AM), o stampa 3D, è emersa come una tecnologia innovativa che sta rivoluzionando i metodi di produzione tradizionali in tutti i settori. La sua capacità di creare oggetti complessi e personalizzati aggiungendo materiale strato per strato sta ridisegnando il modo in cui progettiamo, prototipiamo e produciamo prodotti in settori come l'aerospaziale, l'automobilistico, il sanitario e i beni di consumo.

In questo articolo esploreremo le caratteristiche e i vantaggi comuni di questa tecnologia trasformativa, confrontandola con i metodi di produzione tradizionali. Ci auguriamo che possiate comprendere meglio e ottenere i materiali AM perfetti per la vostra attività o ricerca.

Che cos'è la produzione additiva?

La fabbricazione additiva è un insieme di tecnologie che producono oggetti tridimensionali attraverso un processo di costruzione strato per strato. A differenza dei metodi di produzione tradizionali che prevedono processi sottrattivi come il taglio, la foratura e la lavorazione, l'AM è un processo additivo in cui gli oggetti vengono aggiunti uno strato alla volta.

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Figura 1. Stampa 3D

Le fasi tipiche di un processo AM sono le seguenti:

1. Progettazione: La prima fase dell'AM consiste nel creare un modello 3D digitale dell'oggetto utilizzando un software di progettazione assistita da computer (CAD). Questo modello digitale serve come progetto per l'oggetto fisico.

2. Preparazione: Il modello digitale viene preparato per la stampa tagliandolo in sottili strati trasversali. Questa fase determina lo spessore degli strati e fornisce istruzioni alla macchina AM su come costruire l'oggetto strato per strato.

3. Processo di stampa: Il processo di stampa inizia quando la macchina AM inizia a costruire l'oggetto strato per strato. La tecnologia AM specifica determina il processo esatto. Ad esempio, nella modellazione a deposizione fusa (FDM), un filamento di materiale termoplastico viene riscaldato ed estruso sulla piattaforma di costruzione.

4. Post-elaborazione: Al termine della stampa, possono essere necessarie fasi di post-elaborazione per perfezionare l'oggetto, che possono includere la rimozione delle strutture di supporto, la pulizia, la lucidatura e il trattamento della superficie per ottenere le caratteristiche finali desiderate.

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Figura 2. Processo AM

Produzione additiva e produzione tradizionale

Con lo sviluppo della tecnologia, la produzione additiva continua a guadagnare terreno e introduce diversi vantaggi rispetto ai metodi di produzione tradizionali.

• Geometrie complesse: L'AM consente di creare modelli complessi, comprese strutture interne intricate e forme organiche, che sono difficili o impossibili da produrre con i metodi tradizionali.
• Personalizzazione: Consente una facile personalizzazione e customizzazione dei prodotti, mentre i metodi tradizionali sono adatti alla produzione di massa. Grazie all'AM, ogni articolo può essere personalizzato in base a requisiti specifici, senza dover sostenere costi aggiuntivi di attrezzaggio o ritardi di produzione.
• Riduzione dei rifiuti: i processi AM generano scarti minimi di materiale, poiché aggiungono materiale in modo selettivo, utilizzando solo ciò che è necessario per costruire l'oggetto. Questo riduce anche i costi dei materiali e l'impatto ambientale.
• Attrezzature semplificate: I processi di produzione tradizionali spesso prevedono più fasi, ognuna delle quali utilizza macchinari diversi. Nella produzione additiva, invece, un unico dispositivo gestisce tutti gli aspetti della creazione. Ad esempio, la lavorazione dei metalli utilizza spesso una combinazione di tornitura, fresatura e foratura per produrre un pezzo metallico finito.
• Produzione su richiesta: L'AM consente una produzione decentralizzata e su richiesta, riducendo la necessità di grandi scorte e consentendo una produzione localizzata. Riduce le barriere all'imprenditorialità e allo sviluppo dei prodotti. Con l'aiuto delle stampanti 3D, le aziende possono prototipare e produrre i loro prodotti in un unico dispositivo, invece di investire in un'intera fabbrica.

Applicazioni della produzione additiva

Grazie a questi vantaggi, la produzione additiva trova applicazione in diversi settori, tra cui quello aerospaziale, automobilistico, sanitario, dei prodotti di consumo, dell'architettura e altri ancora. Sta trasformando la produzione con le caratteristiche indicate di seguito.

Tabella 1. Produzione additiva e produzione tradizionale

Conclusione

In una parola, il confronto tra la produzione additiva e quella tradizionale rivela un panorama dinamico in cui questi approcci offrono vantaggi e considerazioni uniche. L'AM introduce un approccio dirompente con le sue geometrie complesse, le capacità di personalizzazione, la prototipazione rapida e l'efficienza dei materiali. Mentre i metodi di produzione tradizionali sono stati a lungo alla base della produzione di massa.

In definitiva, la scelta tra AM e produzione tradizionale dipende da fattori quali il volume di produzione, la complessità del progetto, i requisiti dei materiali e i vincoli di tempo. La chiave sta nel comprendere le sfumature di ciascun approccio e nell'abbracciare il potere di trasformazione della produzione additiva. Per ulteriori informazioni sui materiali AM, consultare Stanford Advanced Materials (SAM).

Riferimenti:

[1] Thakur, Vishal & Singh, Roopkaran & Kumar, Ranvijay & Gehlot, Anita. (2022). Stampa 4D di materiali termoresponsivi: una rassegna dello stato dell'arte e delle applicazioni future. International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM). 1-20. 10.1007/s12008-022-01018-5.