Le 7 categorie della produzione additiva

Descrizione

Lafabbricazione additiva (AM), comunemente chiamata stampa 3D, prevede la creazione di oggetti strato per strato a partire da un modello digitale. Questa tecnica ha rivoluzionato le industrie, offrendo una prototipazione rapida e una produzione personalizzata per un'ampia gamma di applicazioni. Il processo si divide in sette categorie principali, ognuna con metodi e vantaggi unici. Queste categorie comprendono la fotopolimerizzazione IVA, il getto di materiale, il getto di legante, l'estrusione di materiale, la fusione a letto di polvere, la laminazione di fogli e la deposizione a energia diretta.

Fotopolimerizzazione IVA

La fotopolimerizzazione IVA è una tecnica di stampa 3D molto diffusa che utilizza la luce ultravioletta (UV) per polimerizzare la resina liquida, trasformandola in un solido strato per strato. Il metodo si basa su una vasca di resina fotopolimerica liquida che viene esposta selettivamente alla luce UV attraverso un proiettore o un laser. Il processo inizia con la creazione di un sottile strato di resina, che viene poi indurito dalla sorgente di luce UV, quindi si abbassa la piattaforma di costruzione per fare spazio allo strato successivo. Questo processo continua fino al completamento del modello.
Questa categoria è comunemente utilizzata in settori come la gioielleria, le applicazioni dentali e la prototipazione, dove l'alta risoluzione e la precisione dei dettagli sono essenziali.

Jetting di materiale

Il getto di materiale funziona in modo simile alla stampa a getto d'inchiostro, ma con materiali che si solidificano al momento della deposizione. In questo processo, minuscole gocce di materiale, in genere fotopolimero, vengono proiettate sulla superficie di costruzione da più testine di stampa. Ogni strato di materiale viene polimerizzato con la luce UV, legandolo allo strato precedente.
Il getto di materiale offre un'elevata precisione ed è spesso utilizzato per produrre prototipi, stampi e modelli con dettagli intricati e finiture lisce. Questa categoria può anche lavorare con più materiali contemporaneamente, consentendo la creazione di parti multi-materiale.

Taglio con legante

Il binder jetting è un metodo di stampa 3D a base di polveri che utilizza un legante per fondere insieme particelle di materiale in polvere, strato per strato. Una testina di stampa deposita selettivamente un legante liquido sulla superficie di un letto di polvere. Il legante fa aderire le particelle di polvere per formare uno strato solido. Dopo la stampa di ogni strato, la piattaforma di costruzione si sposta verso il basso e viene sparsa altra polvere sullo strato.
Questa tecnica è comunemente utilizzata con polveri di metallo, sabbia o ceramica. Il binder jetting è spesso utilizzato in applicazioni come gli stampi per la colata di sabbia, la produzione di parti metalliche e i modelli architettonici, grazie alla sua capacità di creare geometrie ampie e complesse.

Estrusione di materiale

L'estrusione di materiale è uno dei metodi di stampa 3D più conosciuti, reso popolare da tecnologie come la Fused Deposition Modeling (FDM). Questo metodo prevede l'estrusione di un filamento di materiale, ad esempio termoplastico, attraverso un ugello riscaldato. Il materiale viene depositato strato per strato e ogni strato si unisce a quello sottostante mentre si raffredda e si indurisce.
L'estrusione di materiale è ampiamente utilizzata in settori come quello automobilistico, dei beni di consumo e aerospaziale. È nota per la facilità d'uso, l'economicità e la disponibilità di un'ampia gamma di materiali, tra cui plastiche come ABS e PLA.

Fusione a letto di polvere

La fusione a letto di polvere (PBF) è un metodo che utilizza un raggio laser o elettronico per fondere e fondere selettivamente le particelle di polvere in un letto di materiale. Questo processo prevede la stesura di un sottile strato di polvere sulla piattaforma di costruzione e l'utilizzo di un laser o di un fascio di elettroni per fondere la polvere in punti specifici in base al progetto digitale.
Il PBF è più comunemente usato con polveri metalliche, come l'acciaio inossidabile, il titanio o l'alluminio, ed è ideale per creare parti altamente complesse e funzionali. Questo metodo è particolarmente utile in settori come l'aerospaziale, i dispositivi medici e gli utensili, grazie alle proprietà dei materiali che offre, come la resistenza e la durata.

Ulteriori letture: Produzione additiva (AM) e fusione a letto di polvere (PBD)

Laminazione in fogli

La laminazione in fogli è una tecnica di stampa 3D in cui fogli sottili di materiale, come carta o metallo, vengono laminati insieme e tagliati in forma con ogni strato. I fogli sono incollati mediante adesivo o calore e il processo di taglio prevede l'uso di mezzi laser o meccanici per definire la forma di ogni strato.
Questa categoria è nota per la sua economicità e velocità, soprattutto se utilizzata con carta o materiali compositi. La laminazione in fogli è comunemente utilizzata per la produzione di modelli e prototipi, oltre che per alcune applicazioni aerospaziali e automobilistiche.

Deposizione a energia diretta

La deposizione a energia diretta (DED) è una tecnica di produzione additiva in cui l'energia termica focalizzata, come quella di un laser o di un fascio di elettroni, viene utilizzata per fondere il materiale di partenza (tipicamente in polvere o in filo) mentre viene depositato su una superficie. Il materiale si solidifica al momento del raffreddamento, costruendo l'oggetto strato per strato.
Il DED è spesso utilizzato per la riparazione e la manutenzione di parti metalliche e può essere impiegato anche per la creazione di parti grandi e complesse in settori quali l'aerospaziale, la difesa e l'utensileria. La flessibilità di lavorare con varie leghe metalliche lo rende ideale per le applicazioni in cui le prestazioni del materiale sono fondamentali.

Tabella: Confronto tra le sette categorie della fabbricazione additiva

Per ulteriori applicazioni e prodotti correlati, consultare Stanford Advanced Materials (SAM).

Domande frequenti

Qual è la differenza tra la fotopolimerizzazione IVA e il getto di materiale?
La fotopolimerizzazione IVA utilizza una sorgente di luce UV per polimerizzare la resina liquida, mentre il getto di materiale getta gocce di materiale fotopolimerico, polimerizzandole con la luce UV.

L'estrusione di materiale può essere utilizzata con il metallo?
L'estrusione di materiale è utilizzata principalmente con materiali termoplastici, ma può funzionare anche con compositi metallici in sistemi specializzati.

Cosa rende il binder jetting adatto alle parti in metallo?
Il binder jetting consente di creare parti metalliche complesse utilizzando polveri metalliche, che possono essere sinterizzate per aumentare la resistenza, rendendolo ideale per la produzione di metalli.

Perché la fusione a letto di polvere è popolare nel settore aerospaziale?
La fusione a letto di polvere consente di creare parti metalliche complesse ad alta resistenza, ideali per le rigorose esigenze delle applicazioni aerospaziali.

Qual è il vantaggio della deposizione a energia diretta nella riparazione dei metalli?
La deposizione a energia diretta consente la riparazione localizzata di parti metalliche mediante la fusione e l'aggiunta precisa di materiale, rendendola efficace per le riparazioni nel settore aerospaziale e in altri settori ad alte prestazioni.