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Processo di stampa 3D | produzione del futuro

Dettagli
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* di produzione di additivi, conosciuto anche come 3D Stampa, racchiude diverse tecnologie, tutte basate sullo stesso concetto fondamentale: la costruzione strato per strato di un oggetto. Questi includono tecniche come la stereolitografia (SLA), la sinterizzazione laser selettiva (SLS), la modellazione a deposizione fusa (FDM) e la sinterizzazione laser diretta dei metalli (DMLS), solo per citarne alcuni. Cosa c'è dietro ciascuno Processo nasconde, scoprilo qui.

Processo di stampa 3d Voxeljet

 

contenuto

Stato di sviluppo e tendenze nei processi di stampa 3D

il stato attuale dei processi di stampa 3D o della produzione additiva è tanto impressionante quanto in continua evoluzione. La tecnologia di stampa 3D ha il potenziale per sostituire i processi di produzione tradizionali in vari campi, specialmente quando sono richieste parti di forma singola o complessa. Rispetto alla produzione convenzionale, i processi di produzione additiva possono abbreviare i tempi di produzione e ridurre significativamente i costi per i prototipi e la produzione di piccole serie. Inoltre, la produzione sulla stampante 3D consente una libertà di progettazione senza precedenti e può ridurre l'uso di materiali.

Servizio di stampa 3D – online e veloce

Per quanto riguarda il tendenze Sta diventando evidente che la produzione additiva viene sempre più integrata nella produzione di massa nell'industria. Processi come Multi Jet Fusion (MJF) o Digital Light Processing (DLP) di HP stanno acquisendo importanza perché promettono una produzione più rapida e migliori qualità delle superfici.

Allo stesso tempo, c'è una crescente attenzione per Stampa 3D in metallo oltre Stampa 3D multimateriale osservare. Processi additivi del genere Sinterizzazione laser diretta del metallo (DMLS) o quello fusione del fascio di elettroni (EBM) sono in fase di ulteriore sviluppo per produrre parti metalliche più resistenti e complesse. Anche la ricerca di nuovi materiali per stampanti 3D, dalle plastiche migliorate ai materiali con biocompatibilità, è una tendenza importante nello sviluppo della produzione additiva.

Innovazioni per la produzione additiva

Le seguenti informazioni ti presentano Nuovi sviluppi nei processi di produzione additiva.

Novità mondiale: pionieristico processo IOB a freddo

29.06.2023 | Voxeljet ha presentato un nuovo processo di stampa 2023D al GIFA 3: con la nuova tecnologia di stampa 3D IOB (inorganic binding) a freddo, gli stampi e le anime per l'industria della fonderia possono essere prodotti per la prima volta da sabbia e un legante inorganico senza successivo trattamento a microonde.

La nuova tecnologia IOB a freddo richiede nessun forno a microonde e quindi consente di risparmiare sui costi di investimento e di esercizio. Per il FonderiereL'industria ha numerosi vantaggi con questo processo di stampa 3D: durante la fusione viene prodotto solo vapore acqueo invece di gas nocivi. Ciò riduce le emissioni e migliora le condizioni di lavoro nelle fonderie.

Anime e stampi con leganti inorganici

"L'introduzione della tecnologia IOB a freddo è un passo importante verso l'ulteriore diffusione di anime e stampi stampati con leganti inorganici nell'industria della fonderia", afferma dott Ingo Ederer, amministratore delegato di Voxeljet. "Il nostro obiettivo è fornire soluzioni innovative che non solo aumentino l'efficienza, ma aiutino anche a promuovere la sostenibilità della fusione dei metalli".

Quelli prodotti con la tecnologia di processo Kalt-IOB forme e nuclei offrono un'elevata precisione dimensionale, un'ottima risoluzione e nitidezza dei bordi, nonché la possibilità di produrre stampi e anime di grandi dimensioni utilizzando il processo di stampa 3D. A differenza dei processi IOB a caldo, in cui i nuclei stampati devono essere polimerizzati e asciugati con un forno a microonde, con la tecnologia IOB a freddo le parti devono essere asciugate solo dopo la stampa 3D, che avviene all'esterno della macchina. Il nuovo processo di stampa 3D può essere utilizzato su tutte le piattaforme Voxeljet.

Aumenta la domanda di IOB a freddo

L'applicazione di leganti inorganici nel industria della fonderia aumenta soprattutto nel settore automobilistico. E così la domanda di forme e anime legate inorganicamente continuerà ad aumentare sullo sfondo delle crescenti normative ambientali. La tecnologia IOB a freddo è particolarmente indicata per la realizzazione di prototipi e medie serie.

Stampa 3D di stampi in sabbia per fusioni in metallo per la mobilità elettrica


27.04.2020/3/XNUMX | La stampa XNUMXD di stampi in sabbia per pezzi fusi con successiva fusione si sta ora facendo strada anche nell'industria automobilistica nella produzione di componenti per il Mobilità elettrica. Il dipartimento di ricerca e sviluppo della divisione Asia-Pacifico di Voxeljet China, guidato da Tianshi Jin, amministratore delegato di Voxeljet China, ha già acquisito esperienza nel campo della produzione additiva industriale di stampi per colata con un cliente chiave e OEM automobilistico.

Un produttore di automobili e cliente della fonderia cinese si è rivolto alla fonderia cinese per migliorare le prestazioni del proprio motore elettrico Meimai Fastcast Suzhou Co. LTD a Voxeljet, esperto di produzione additiva. La prima generazione del loro motore elettrico non ha soddisfatto le esigenze di varie auto elettriche.

Lichi Wu Project Manager presso Meimai Suzhou: “Dovevamo migliorare notevolmente in fretta e testare numerose varianti dell'alloggiamento del motore elettrico. Tuttavia, i metodi di produzione convenzionali per gli stampi di colata richiedono molto tempo. Fortunatamente, ci siamo imbattuti nella produzione additiva, il processo di stampa 3D per stampi di Voxeljet ".

"Flessibilità e risparmio di tempo sono stati i fattori critici che ci hanno portato Meimai Suzhou", ricorda Tianshi di Voxeljet. "Perché la produzione convenzionale delle parti dell'alloggiamento per i prototipi dei motori elettrici richiedeva semplicemente troppo tempo."

Meimai Suzhou è stata in grado di implementare varie bozze di progettazione e le modifiche a valle ai componenti con il Stampante 3D estremamente veloce eseguire. Il progetto è stato persino completato prima della data stabilita, inclusa la creazione completa dei dati dei vari componenti.

La stampa 3D riduce gli sprechi nell'industria automobilistica

Meimai Suzhou ha potuto osservare altri vantaggi con il processo di produzione della stampante 3D: oltre alla rapida produzione additiva degli stampi, c'erano anche lotti di piccole dimensioni per produrre in modo più conveniente. Gli stampi in sabbia stampati in 3D sono privi di attrezzi in piccole quantità e quindi più economici da produrre.

* Tasso di rifiuto è anche basso perché la stampa 3D è altamente precisa e affidabile. In questo modo, le fonderie e i produttori di stampi possono ridurre il rischio di revisioni dello stampo. Uno stampo in sabbia difettoso deve essere rielaborato a mano fino alla produzione di un nuovo strumento. Non esiste alcun rischio con il processo di stampa 3D di Voxeljet, perché gli stampi sono prodotti senza strumenti.

"La produzione di diversi tipi di motori è notevolmente più veloce grazie alla stampa 3D industriale", afferma Wu. “Grazie alla costruzione di stampi veloce e senza attrezzi, ad esempio Rapid Prototyping dei tipi di motore A e B possono essere prodotti e testati simultaneamente. Quindi il prototipo più potente o più efficiente viene selezionato per la produzione di massa ".

Potenziale futuro per la stampa 3D nella costruzione di stampi

Corpo in fusione VoxeljetMa la produzione additiva industriale lo è ancora più potenziale, che va oltre la produzione di carcasse di motori elettrici. La fonderia cinese sta già sperimentando gli stampi in sabbia del Stampante 3D per alloggiamenti controller, alloggiamenti retarder, sottotelai, staffe varie e molti altri componenti che svolgono un ruolo fondamentale nell'elettromobilità. "Il processo semplifica notevolmente la costruzione di prototipi e l'ulteriore sviluppo della mobilità futura", afferma Lichi Wu, guardando al futuro.

Oltre alla rapida implementazione del motoriMeimai Suzhou dispone anche dei componenti grazie ad una sapiente ottimizzazione dei design Prestazioni del motore aumentate, “Anche la durabilità dei componenti può essere influenzata. Come prossimo passo nello sviluppo dell'alloggiamento, affronteremo il risparmio di peso attraverso regolazioni della topologia come la posizione e l'altezza delle nervature di rinforzo esterne ", afferma Tianshi.

Stampa 3D nell'applicazione per fonderie di acciaio

* Fonderia d'acciaio Wolfensberger fa sempre più affidamento su stampi in sabbia e anime in sabbia forniti da Voxeljet per la produzione di fusioni complesse di prototipazione rapida. Questi sono prodotti utilizzando i dati 3D allegati. Tali efficienti tecnologie di stampa 3D additiva consentono di fornire componenti fusi a scopo di test all'utente finale in breve tempo senza dover prima produrre attrezzature per modelli complesse e costose.

Poiché non è necessario costruire modelli, le tecnologie di stampa 3D come questa riducono di settimane il tempo di elaborazione per la prototipazione. Le modifiche alle costruzioni originariamente sviluppate aumentano l'efficienza qui e l'effettiva produzione di modelli 3D per produzione in serie può essere avviato rapidamente. 

 

I processi di stampa 3D aprono la strada alla produzione di massa

Covestro stampa 3D01.08.2019 | L'azienda con sede nella Silicon Valley Carbonio ha sviluppato la tecnologia Digital Light Synthesis (DLS) per la stampa 3D, con la quale la produzione di parti può essere accelerata fino a cento volte rispetto ai processi precedenti. Dopo anni di ricerca, Carbon ha anche sviluppato una nuova resina poliuretanica liquida adatta alla fabbricazione di parti.

Covestro è un partner chiave nello scale-up e nella produzione su larga scala di questo materiale. L'azienda ha investito una cifra significativa per poter produrre la resina in quantità commerciali. Il risultato della collaborazione dimostra l'idoneità del processo e del materiale per la produzione in serie ed è un recente successo della partnership.

* Tecnologia DSL viene ora utilizzato su larga scala per la prima volta. Simile alla stereolitografia, il pezzo viene creato in una vasca con resina plastica liquida, che viene indurita mediante radiazioni UV.

L'ossigeno viene fornito dal basso, che contrasta l'indurimento e zona morta liquida generato. A tale scopo, il fondo del recipiente è costituito da una membrana permeabile alla luce e all'aria, costruita in modo simile a una lente a contatto. L'oggetto 3D stampato viene continuamente estratto da questa zona senza che si formino singoli strati.

La produzione utilizzando la tecnologia DLS è all'altezza 100 volte più veloce rispetto alla stereolitografia. Un processo protetto è combinato con l'hardware e il software associati e con un materiale speciale. Conferisce ai pezzi finiti le proprietà tecniche e meccaniche desiderate.

Superfici lisce e sigillate per componenti di stampa 3D

Produzione additiva FKM04.07.2019 | Grazie allo sviluppo di una nuova tecnologia di finitura Tecnologia di sinterizzazione FKM ora perfeziona le superfici delle parti stampate in plastica dalla stampa 3D in molti modi. Il processo di tecnologia delle superfici completamente automatizzato si chiama "FKM smooth" ed è principalmente finalizzato alla levigatura e alla sigillatura omogenee.

Poiché può essere controllato in modo molto preciso, può essere utilizzato anche per creare molte altre qualità superficiali. In linea di principio, il metodo è adatto a tutti quelli comuni Polimero sinterizzato al laser-Materiali, componenti piccoli e grandi, superfici esterne ed interne.

Porta alla lucentezza con FKM liscio

Le superfici dei componenti possono essere portate ad alta brillantezza, levigate, livellate, opacizzate, sigillate e protette con FKM levigate e ottimizzate in termini di igiene, permeabilità, conformità alimentare e resistenza meccanica. Le proprietà generate con il processo coprono la superficie in modo completamente uniforme e completo.

Ciò vale anche per tutte le strutture interne così come le aree non accessibili per le tecniche di lavorazione convenzionali (molatura, burattatura, ecc.). Pertanto, il nuovo processo di FKM è adatto anche per componenti funzionali particolarmente esigenti con geometrie molto complesse e filigranate.

Circuito stampato in 3D molto più preciso

13.12.2017 | Quello spinto da Würth Electronic e Fela Tecnologia S.mask segue un approccio all'applicazione di una superficie definita e funzionale tramite la stampa 3D, indipendente dalla vernice e dai macchinari. Dal punto di vista delle due aziende, questo è il miglior punto di partenza per digitalizzare gradualmente la produzione di circuiti stampati e i suoi processi.

Raffreddamento orientato al profilo nella costruzione di stampi mediante costruzione additiva

16.10.2017 | Tecnologia laser BKL utilizza nuove possibilità nella produzione additiva per dotare gli strumenti di funzionalità aggiuntive. Grazie alla struttura a strati del pezzo, è possibile realizzare geometrie complesse che, grazie al controllo della temperatura ad alta precisione vicino al contorno utilizzando i canali più sottili e le strutture isolanti a nido d'ape, consentono di preriscaldare o raffreddare in modo ottimale gli stampi.

Le aree dell'utensile che normalmente rimangono solide dopo la lavorazione possono essere visibili grazie alla stampa 3D strutture reticolari essere sostituiti, che non differiscono in resistenza dai componenti solidi. Utilizzando una tale struttura a griglia, la conducibilità termica delle singole aree dell'utensile può essere progettata come desiderato. La cavità risultante (intercapedine d'aria) funge anche da isolante.

Il grafico mostra quanto possono essere vicini i canali per il preriscaldamento e il raffreddamento al contorno del pezzo. Questo è possibile solo attraverso la struttura additiva dell'inserto dello stampo.

La struttura reticolare riduce anche l'energia necessaria per il riscaldamento e il raffreddamento, poiché è necessario riscaldare meno massa. Anche l'usura delle presse ad iniezione è ridotta, poiché solo una pressione di iniezione di 200 bar viene lavorato (tecnologia di spruzzatura Mucell) e le macchine devono applicare forze di tenuta notevolmente inferiori grazie alla costruzione leggera degli stampi.

Stampante 3D per la produzione additiva di parti in plastica

Grazie al miglioramento della tempra degli stampi, i cicli di produzione possono essere notevolmente ridotti. Ciò consente di espandere la capacità produttiva di un parco macchine esistente fino al 30% senza investimenti aggiuntivi. Le geometrie che possono essere realizzate oggi attraverso la produzione additiva aprono possibilità completamente nuove nella progettazione degli strumenti e sono lungi dall'essere esaurite.

Porte degli aeromobili usando modelli di lancio della stampante 3D

12.09.2017 | sogeclair ha trovato un modo per risparmiare il 30% di peso durante la costruzione di porte per aeromobili: il fornitore di aviazione francese si affida ai modelli in PMMA stampati in 3D di Voxeljet per la microfusione collaudata. Consentono nuove libertà nel design leggero e possono essere prodotti in modo rapido ed economico.

Al fine di rendere gli aeromobili più efficienti in termini di consumo di carburante, alluminio e titanio sinterizzato al laserI componenti con nuove geometrie a risparmio di materiale possono essere realizzati dalla stampante 3D. Il difetto: i componenti prodotti sono relativamente costosi e finora sono stati adatti solo per la produzione di piccoli componenti. Ma per quanto riguarda i componenti più grandi come le porte degli aerei?

"Ciò offre la possibilità di combinare la stampa 3D con la collaudata microfusione", afferma Thierry Herrero, Direttore Vendite Europa Occidentale di Voxeljet. Con l'aiuto della stampante 3D, che stampa in modo additivo modelli di fusione a cera persa per geometrie precedentemente non realizzabili con plastica (PMMA) - senza costosi strumenti speciali. "Questo combina la libertà geometrica della stampa 3D e la stabilità della collaudata microfusione".

Progetto di ricerca di Sogeclair

Un progetto di ricerca dei francesi fornitore aerospaziale si occupa di futuristiche porte per aerei che, grazie a una sofisticata rete bionica realizzata con montanti in alluminio, richiedono molto meno materiale pur essendo altrettanto robuste. Progettare una mesh di questo tipo con CAD non è un problema per gli esperti aerospaziali.

D'altra parte, diventa difficile quando si tratta di produzione utilizzando il processo di fusione a cera persa. "Soprattutto quando si sviluppano prototipi, le aziende devono continuare a cambiare le sottigliezze", spiega Herrero. "Tuttavia, è dispendioso in termini di tempo e denaro utilizzare strumenti speciali per produrre un nuovo stampo per microfusione per ogni modifica." Il sistema di stampa 3D VX1000 è uno dei più grandi sistemi di stampa 1000D industriale per modelli microfusi con uno spazio di costruzione di 600 x 500 x 3 mm. Le modifiche al design possono essere implementate direttamente sullo schermo.

Produzione della porta dell'aeromobile

Lo specialista della stampa 3D utilizza il file CAD della porta dell'aereo come input per il sistema di stampa 3D. Questo applica una plastica acrilica chiamata polimetilmetacrilato (PMMA) in polvere sull'area di costruzione - in strati sottili di 150 µm. La testina di stampa si sposta quindi sull'area di costruzione e incolla il piano di costruzione digitale in determinati punti PMMA. Questo è seguito da un nuovo strato di polvere. Strato dopo strato, viene creato il modello di fusione a cera persa, che offre prestazioni migliori in termini di qualità rispetto alle stampe di prova della concorrenza.

“Rispetto ad altri materiali lavorabili in modo additivo, come Resine liquide nella Stereolitografia il PMMA può essere bruciato in modo eccellente. La ragione principale di ciò è il coefficiente di espansione negativo del nostro materiale in polvere, che non ha provocato fratture del guscio quando il modello a parete sottile è stato bruciato", afferma Herrero.

Al termine della stampa, il modello PMMA viene infiltrato con una cera calda per sigillare le superfici. Il prossimo passo è nella fonderia. I dipendenti coprono il modello stampato con strati di ceramica e fondono il modello in un forno. Ciò che rimane è uno stampo in ceramica, che viene quindi riempito con alluminio liquido. Una volta che il metallo si è indurito, i dipendenti rimuovono lo strato di ceramica ed espongono la porta del velivolo finita.

Microstampa 3D basata sulla polimerizzazione a due fotoni

Polimerizzazione a due fotoni Nanoscribe15.02.2017 | Nanoscribe sviluppa e vende stampanti 3D e sistemi di litografia in scala di grigi per la microfabbricazione, incluso il Forma X quantistica. Il sistema di litografia laser si basa sulla polimerizzazione a due fotoni e combina tecnologie di stampa proprietarie. Di seguito troverai informazioni sui nuovi sviluppi e applicazioni della micro stampante 3D.

Prototipazione connessa per l'Industria 4.0 - lezione

01.02.2017 | Johanna Krimm, Marketing + Vendite, Tecnica di Kegelmann GmbH, Rodgau-Jügesheim, mostrerà alle giornate della stampa specializzata di RBS Stutensee come l'azienda, con la filosofia della prototipazione connessa, sta espandendo i limiti precedenti sulla strada verso l'Industria 4.0 combinando tecnologie convenzionali e additive sotto lo stesso tetto



Nozioni di base sulla produzione additiva

Quali processi di stampa 3D ci sono?

Esistono numerosi processi di stampa 3D o tecniche di produzione additiva. La seguente panoramica del processo di stampa 3D mostra alcuni dei più noti:

  • Modellazione di deposizione fusa (FDM): nel processo più noto, un termoplastico viene estruso attraverso un ugello riscaldato, che deposita il materiale in un certo spessore di strato su una piattaforma. Il materiale si raffredda e si solidifica, costruendo il modello strato dopo strato. Il metodo economico presenta limitazioni in termini di dettaglio a causa della risoluzione relativamente bassa e dei livelli visibili.
  • Stereolitografia (SLA): SLA utilizza un laser UV per solidificare una resina liquida in un contenitore strato dopo strato. Questo processo produce modelli con alti livelli di dettaglio e finitura superficiale, ma in genere è più costoso e più lento dell'FDM.
  • Elaborazione della luce digitale (DLP): DLP è simile a SLA in quanto è anche un processo fotopolimerizzato, tuttavia utilizza una sorgente di luce digitale per proiettare l'intera immagine stratificata sulla resina. Questo curerà ogni strato in una volta sola.
  • Sinterizzazione laser selettiva (SLS): SLS utilizza un laser per sinterizzare o fondere un materiale in polvere (solitamente nylon o poliammide) strato dopo strato. Il processo produce modelli robusti e, a differenza di FDM e SLA, non richiede alcuna struttura di supporto. Offre un'elevata resistenza strutturale e flessibilità di progettazione, ma i prodotti finali possono avere una finitura superficiale ruvida.
  • Fusione laser selettiva (SLM) e Direct Metal Laser Sintering (DMLS): entrambi i processi utilizzano un laser per fondere e sinterizzare la polvere metallica, creando una parte metallica solida. SLM e DMLS sono spesso utilizzati nella tecnologia aerospaziale e medica.
  • Poligetto o Modellazione a getto multiplo (MJM): In questo processo, piccole gocce di una resina fotopolimerica vengono spruzzate sulla piattaforma di costruzione e immediatamente polimerizzate con luce UV.
  • Fusione del fascio di elettroni (EBM): EBM è simile a SLM e DMLS, ma utilizza un raggio di elettroni invece di un laser per fondere e sinterizzare la polvere di metallo.
  • Produzione di oggetti laminati (LOM): In LOM, strati di carta o plastica vengono impilati e incollati insieme, quindi il modello viene ritagliato da quegli strati.

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Esistono molti altri processi che utilizzano applicazioni o materiali più specifici, ma queste sono alcune delle tecniche più comunemente utilizzate nella stampa 3D. Numerosi processi si sono affermati come leader del settore, tra cui la stereolitografia (SLA), la modellazione a deposizione fusa (FDM) e la sinterizzazione laser selettiva (SLS).

Ci sono altri processi additivi che non sono la stampa 3D?

La manifattura additiva racchiude diverse tecnologie, tutte basate sullo stesso concetto fondamentale: costruire un oggetto strato dopo strato. Tuttavia, esistono altri processi additivi che non si qualificano necessariamente come "stampa 3D". Un esempio di ciò è la fusione del fascio di elettroni (EBM).

Sebbene sia ancora un processo additivo, differisce dalla tradizionale stampa 3D in quanto utilizza fasci di elettroni anziché luce (come in SLA) o un laser (come in SLS) per fondere e costruire il materiale. Nella produzione di oggetti laminati (LOM), sottili strati di materiale (come carta o plastica) vengono impilati e incollati insieme, quindi tagliati nella forma desiderata con un laser o un coltello.

I limiti di quella che può essere considerata la "stampa 3D". a seconda del contesto e lo scopo variano. Alcune persone usano il termine "stampa 3D" come termine generico per tutte le tecnologie di produzione additiva, mentre altri lo usano solo per processi specifici.

Informazioni sull'autore
Angela Struck

Angela Struck è caporedattrice di Development Scout e giornalista freelance nonché direttrice generale del Presse Service Büro GbR a Ried.