Stampa 3D e componenti in ottone: ecco tutte le informazioni che ti stanno nascondendo

I produttori di stampanti 3D generalisti dicono che sono capaci di produrre in 3D componenti in ottone, ma questa non è la verità, non ci avvicina nemmeno.

Come vedrai in questo articolo, il metodo di produzione utilizzato dall’additive generalista non permette di ottenere un componente direttamente in ottone puro al 100%, ma sono necessari altri passaggi produttivi intermedi.

Cosa comporta per te questa grande bugia?

Prima di scoprirlo, facciamo un passo indietro e vediamo quali sono le tecnologie additive adottate per produrre componenti in ottone.

Mentre le stampanti 3D attualmente sul mercato sono capaci di sinterizzare componenti finiti in puro metallo, è impossibile trovare sistemi che ti permettono di ottenere un componente in puro ottone direttamente in un unico passaggio produttivo.

Questo era vero fino a qualche mese fa, prima di lanciare sul mercato la prima stampante 3D che processa solo polveri d’ottone e che ti permette di realizzare prototipi o componenti finali in ottone puro al 100% in un unico passaggio produttivo.

Perché è la prima stampante 3D per l’ottone?

Perché gli altri metodi additive utilizzati non sono stampa 3D, ovvero non ti restituiscono tutti i benefici della produzione additiva

I benefici che ottieni grazie alla stampa 3D ti permettono di:

  • Produrre più prototipi o prodotti finali di dimensione diversa in un unico passaggio produttivo;
  • Risparmiare sui costi degli sfridi;
  • Ottenere un componente direttamente in puro ottone con un unico passaggio;
  • Velocizzare il lead time e l’interno flusso produttivo;
  • Diminuire i codici e il materiale da utilizzare;
  • Abbattere i costi;
  • Realizzare componenti on demand.

I produttori generalisti promettono che puoi produrre componenti in 3D in ottone, ma la verità è che dicono di produrre l’ottone, usando questa bugia come amo luccicante per attirarti nella loro rete.

Se, poi, consulti il loro listino, l’ottone è considerato una lega non processabile per la produzione additiva.

Questa disavventura è capitata a Rubinetterie Bresciane Bonomi S.p.A. con un prodottore di stampanti 3D generaliste che spacciava di poter produrre in 3D componenti in additive, quando nel loro listino non solo non era presente l’ottone, ma neppure il rame.

Stai in guardia da queste bufale!

Non ottieni direttamente un componente in ottone

La tecnologia additiva utilizzata viene chiamata FFF o FDM ed è una modellazione a deposizione fusa.

Come funziona?

Un filamento termoplastico, mischiato a un filo metallico, viene srotolato da una bobina che fornisce il materiale a un ugello di estrusione.

L’ ugello riscaldato fonde il materiale e deposita la plastica, strato dopo strato, su una piattaforma di stampa fino a ottenere un componente finito.

La FDM viene utilizzata in due modi differenti per permetterti di ottenere un componente in ottone:

1)Produci un prototipo in 3D in termoplastica senza metalli

Tecnologia filamento metallico additiveNel primo metodo produci direttamente un prototipo in 3D in termoplastica, senza metallo, con l’ABS[1] o il PLA[2] con la tecnologia FDM e, successivamente, utilizzi il prototipo per creare uno calco con il procedimento a cera fusa.

In questo caso l’ottone viene aggiunto in un secondo momento e lo scheletro in plastica del componente deve essere eliminato tramite o l’utilizzo di una fornace o di un solvente.

Quali sono i problemi di questo procedimento?

Prima di tutto non ottieni il vero vantaggio della stampa 3D perché, anche se il prototipo viene realizzato in poche ore, i passaggi produttivi successivi allungano il processo produttivo e aumentano i costi.

Invece di velocizzare la produzione, ti assumi maggiori rischi dato che il passaggio in fornace ha un costo elevato e richiede misure di sicurezze restrittive.

Ma c’è di più: il prototipo che ottieni non è funzionale, ma solo estetico.

Non puoi utilizzarlo come se fosse un componente finito perché la sua struttura è instabile e le tolleranze dimensionali sono imprecise.

Prima di mostrarti, quindi, quali sono i grandi difetti del metodo FDM e perché questa tecnologia non è adatta alla produzione di componenti con finalità meccaniche, vediamo il secondo procedimento possibile:

2)Produci un prototipo in 3D con la tecnologia FDM con il filamento in ottone

Questa volta, il materiale utilizzato sarà un collante mischiato all’ottone.

In questo modo otterrai un componente quasi in ottone.

Questo significa che non stai producendo un componente direttamente in ottone, dato che il collante plastico serve a tenere insieme la polvere metallica come il cemento fra un mattone e l’altro.

Additive manufacturing per produzione veloce- 3D4BRASS

Purtroppo, però, dovrai sempre eliminare il collante con un processo di debinding che può richiedere anche 24 ore

Dopo il lavaggio, per consolidare la parte prodotta, anche in questo caso, il componente viene inserito in una fornace, un passaggio obbligatorio che dà solidità al pezzo che, altrimenti, si spezzerebbe come un grissino.

Un componente in ottone e termoplastico prodotto con la tecnologia FDM non è stabile, ecco perché ha bisogno di essere processato ulteriormente.

Il passaggio in fornace- una costosissima perdita di tempo che farà lievitare i costi di produzione

Una volta fuso il collante, ottieni un prototipo solo in ottone che, però, non può essere utilizzato per finalità meccaniche sia perché il componente non è stabile, sia perché ha delle tolleranze dimensionali imprecise e impreviste.

I problemi della tecnologia FDM che non la rendono adatta per un uso meccanico:

  • Problema di precisione

Il problema di precisione è causato da vari fenomeni:

  • Un ritiro del materiale anche del 20% e non lineare durante il passaggio in fornace.

Durante il passaggio in fornace una quantità di materiale, che non può essere misurata o calcolata preventivamente, si ritira modificando le dimensioni finali del componente.

Questo difetto comporta la produzione di pezzi imprecisi che non si adattano ai macchinari sui quali dovranno essere installati e che non soddisfano le richieste del cliente finale.

Nel settore meccanico la precisione è un ingrediente che non può mai mancare.

  • La sotto-estrusione: avviene quando l’ugello espelle una quantità di materiale inferiore a quella programmata, creando buchi, errori e poca resistenza meccanica;
  • La sovra-estrusione: si verifica quando l’ugello espelle una quantità di materiale maggiore, cambiando le dimensioni finale del componente e creando fragilità che possono portare a collisioni;
  • Il warping: durante la stampa possono anche crearsi delle inaspettate curvature agli angoli della stampa, un fenomeno chiamato Warping.

Ma c’è di più: durante la prima fase di produzione, il pezzo, saldamente assicurato alla piattaforma, potrebbe staccarsi, causando ulteriori imprecisioni e vuoti nel componente.

Come vedi:

la tecnologia FDM è del tutto imprevedibile

  • Problema di stabilità: anche se il componente viene passato in fornace, la risoluzione degli strati di linee di plastica fusa dipendono dalla dimensione dell’ugello di estrusione e il materiale usato.

Filamento metallico- instabilità dei componenti Durante il processo si creano dei vuoti fra le linee quando queste vengono depositate.

Gli strati, quindi, potrebbero non aderire completamente l’uno sull’altro, restando visibili sulla superficie, causando inestetismi, problemi di tolleranze e di anisotropia, ovvero differenti proprietà meccaniche.

Uno dei problemi più grandi si riscontra durante la stampa di sottoquadri, ovvero geometrie con un angolo superiore ai 45 gradi, rispetto al piano di stampa.

Senza un supporto il componente cederebbe.

Per evitare questo problema, lo stesso ugello può creare un sopporto che deve essere rimosso nelle post lavorazioni per azioni meccaniche o immergendo materiali in acqua e solventi, allungando ancora di più il flusso produttivo.

  • Problema di utilizzo della tecnologia: la FDM è utilizzata più che altro per scopi hobbystici proprio perché è una tecnologia imprecisa.

Affideresti mai la tua produzione meccanica ad un procedimento che viene sfruttato da nerd amatoriali, artigiani creativi e dalle scuole?

  • Problema di progettazione: diversamente dalla tecnologia additiva che ti permette di produrre geometrie impossibili, con la tecnologia FDM non puoi realizzare componenti molto complessi.

I lati negativi che hai visto finora non sono nulla in confronto al vero svantaggio.

Da imprenditori ciò che ti sta a cuore non è soltanto la qualità dei componenti, ma anche, e soprattutto, il ritorno economico e i costi da sostenere.

Ecco, quindi, che arriviamo al lato negativo della tecnologia FDM che la rende una scelta non profittevole per un’azienda meccanica.

La tecnologia FDM è costosa perché rallenta il flusso produttivo a causa del 3 passaggi produttivi obbligatori

Quali sono gli elementi che fanno lievitare i costi?

  • I lunghi tempi di produzione: prima di ottenere un componente finito passano intere settimane, quando con il metal additive specializzato solo nell’ottone puoi produrre il tuo componente in poche ore;
  • Il ritiro del materiale in fornace compromette le caratteristiche del componente e la sua applicazione finale;
  • Non ottieni la precisione che può garantirti la tecnologia additiva Power Bed Fusion (fusione a letto di polvere);
  • Per utilizzare la fornace è necessario seguire rigidi e costosi protocolli di sicurezza.

Se esistesse solo la tecnologia FDM e il mondo dell’additive non avesse ancora trovato soluzioni migliori, non avresti più alternative valide ai metodi tradizionali.

metodi tradizionali produzione lentaMa per fortuna, ho trovato una soluzione, per produrre in poche ore componenti in puro ottone con bassi costi di produzione, che rende la tecnologia FDM antiquata e sorpassata come il nastro registratore, i floppy disk e i pantaloni a zampa d’elefante.

Sto parlando della stampante 3D4BRASS, l’unica stampante 3D al mondo specializzata nelle polveri d’ottone pure al 100% (42% di zinco, 58% di rame, piombo sotto lo 0,2% e nessuna percentuale di arsenico).

3D4BRASS ti permette di ottenere un componente o prototipi funzionali e funzionanti in ottone in un unico passaggio produttivo

La tecnologia additiva utilizzata è la Powder Bed Fusione, ovvero fusione a letto di polvere.

Questa tecnologia ti permette di ottenere componenti resistenti, adatti ai cinematismi meccanici, proprio perché le particelle di polvere si raffreddano all’istante dopo la fusione subendo un processo di tempra che restituisce al materiale una densità doppia rispetto a quella iniziale.

Da imprenditore, so benissimo che per valutare un investimento è necessario analizzare i costi e i tempi di produzione di un macchinario e sapere se questa tecnologia si adatta al tuo tipo di produzione.

Queste valutazioni devono essere personalizzate sul tuo caso specifico, dandoti la possibilità di provare la tecnologia ancora prima di acquistarla.

Ecco perché ho ideato il 3D4YOU.

Il 3D4YOU è un percorso che ti permette di provare la stampante 3D4BRASS ancora prima di decidere di acquistarla

  • Scoprirai i costi e i tempi di produzione di un tuo componente o prototipo in ottone in modo da valutare l’investimento;
  • Potrai ottenere un’analisi dettagliata sulle funzionalità meccaniche del materiale;
  • I file propedeutici di messa in produzione per stampare il tuo componente con la sicurezza di ottenere un pezzo funzionale;
  • Il tuo componente stampato già pronto all’uso;
  • Una visita nel mio laboratorio della stampa 3D specialistica per conoscere tutti i dietro le quinte di questa tecnologia.

E molto altro ancora.

Per sapere come accedere al 3D4YOU e capire come funziona clicca sul bottone oro in fondo alla pagina.

P.s: Dato che il 3D4YOU è un percorso personalizzato di accompagnamento alla stampa 3D, non posso accogliere più di 3 richieste al mese.

Affrettati e prenota il tuo posto.

Ti aspetto,

Ivano Corsini

[1] Materiale termoplastico.

[2] Materiale termoplastico biodegradabile.

Ivano Corsini

Ivano Corsini

Fondatore e CEO di 3D4MEC Srl
Creatore di CorSystem - Stampa 3D Superveloce per la meccanica

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