Così 3D4STEEL abbatte tempi per la produzione di componenti meccanici con il metodo CorSystem

In un caso di studio presentato recentemente a Milano, Ivano Corsini, ha illustrato come, grazie all’applicazione del metodo CorSystem e l’utilizzo della stampante 3D realizzata dalla sua società 3D4STEEL, sia riuscito a produrre un componente meccanico nel 31,8% del tempo rispetto a quanto avrebbe impiegato con i metodi tradizionali. Oltre a un risparmio in termini di tempo, Corsini è riuscito ad abbattere del 17,13% i costi di produzione del particolare selezionato.

Tutto nasce da un braccetto piegatore

Attraverso Au.Te.Bo., una delle aziende del gruppo da lui capitanato, Corsini ha iniziato a implementare la stampa 3D per acciai nel flusso produttivo (primo, fondamentale, step per la nascita di 3D4STEEL). Il primo componente sottoposto alla trasformazione produttiva è stato un braccetto piegatore dalla forma complessa, composto da tre pezzi diversi prodotti in asportazione truciolo.

L’esigenza di Corsini era quella di essere il più veloce e flessibile nella produzione di questo componente. Le cavità interne però imponevano grandi limiti produttivi, tempi lunghi e costi molto alti. Inoltre, la parte del componente che andava a contatto con il prodotto finale doveva assolutamente essere in acciaio inossidabile 316 L, e allo stesso tempo, avendo il componente cinematismi applicati, doveva mantenere un peso ridotto.

Prima della nascita di 3D4STEEL, il piegatore era prodotto in 3 pezzi diversi (da assemblare in un secondo momento) perché l’asportazione truciolo imponeva grossi vincoli nella creazione delle cavità interne. Per questioni di costi e pesi i 3 pezzi erano uno in 316L, uno in alluminio e uno in ferro. I costi e i tempi di produzione dei componenti meccanici e i costi di magazzino incidevano in modo significativo sulle marginalità relative alla vendita di ogni sistema.

Il passaggio presso fornitori esterni per la produzione di alcuni componenti, inoltre, esponeva a ritardi e vari imprevisti.

La soluzione: il metodo CorSystem

Il percorso è stato tracciato: per la prima volta un componente industriale di Au.Te.Bo. sarebbe stato prodotto con la stampante per acciai 3D4STEEL per ottimizzarne tempi e costi, liberando spazio a magazzino ed evitando il passaggio presso un fornitore esterno per la produzione.

Sfruttando CorSystem – il metodo per produrre velocemente componenti meccanici in acciaio con la stampa 3D – la squadra di 3D4STEEL ha preso in carico il progetto desiderato a partire dalla reingegnerizzazione del disegno in funzione della stampa 3D, arrivando alla produzione del prototipo definitivo per verificarne i risultati.

Questa reingegnerizzazione ha permesso di alleggerire il piegatore e di unire tutti e 3 i pezzi che prima lo componevano in un unico solo. Un’operazione di estrema importanza che deve essere necessariamente svolta da chi possiede una certa esperienza in progettazione per la stampa 3D.

Uno degli aspetti più difficili da realizzare con i metodi di asportazione truciolo riguardava sicuramente il canale interno dove doveva passare l’aria. Grazie ad un’accurata progettazione, la cavità interna è stata disegnata e ottimizzata per percorrere tutta la lunghezza del pezzo, senza comprometterne la solidità.

Creazione e orientamento nel metodo CorSystem

Una volta creato il file nel formato .STL – utilizzato nella prototipazione rapida – è stato fatto uno studio approfondito sull’orientamento ideale che il componente doveva avere all’interno dell’area di stampa. Quest’operazione, spesso sottovalutata, è di estrema importanza nel processo decisionale di stampa 3D. La scelta di un orientamento piuttosto che un altro influisce anche su tutte le post lavorazioni che dovranno essere applicate in seguito.

In questo caso, infatti, invece che scegliere la soluzione di stampa più veloce – ovvero disponendo il pezzo in orizzontale sul piatto di stampa – è stata scelta quella di inclinarlo a 45° per permettere una qualità di stampa superficiale migliore. Il processo di stampa a 45° è sicuramente più lungo di quello per la stampa orizzontale, ma è stata riscontrata una qualità del pezzo nettamente superiore. Inoltre, seppur il tempo per produrre il componente si alzava a causa dell’orientamento scelto, tutto il ciclo produttivo era comunque più veloce perché si sarebbero risparmiate diverse post lavorazioni. Spesso accade, specialmente se ci si rivolge a service di stampa 3D, che questo studio non venga fatto, ma che di default si percorra la strada di produrre il componente nel minor tempo possibile, non curandosi delle applicazioni finali, delle post-lavorazioni (un plus che è a pagamento a cui i Service non rinuncerebbero mai) e della solidità del pezzo stampato.

Produzione e post-lavorazioni

Data l’esigenza dell’uso di un materiale che potesse andare a contatto con il prodotto finale, e considerata la specializzazione nell’utilizzo degli acciai del sistema 3D4STEEL, si è scelto di produrre interamente il componente in acciaio inox 316 L.

La scelta è stata anche dettata dal fatto che il componente sarebbe stato prodotto in unico passaggio, facendo in modo di saltare tutti gli assemblaggi successivi. Dopo i passaggi di progettazione e ottimizzazione topologica del materiale, e lo studio della disposizione ideale sul piatto di stampa, è stato necessario effettuare una modifica al progetto in funzione delle post-lavorazioni.

La scelta di orientare il componente a 45° rispetto al piatto di stampa ha consentito una facile rimozione del pezzo dai supporti di stampa, e di ridurre al massimo le post lavorazioni che riguardavano solamente la parte finale (beccuccio). In seguito a questa ultima fase di progettazione e ottimizzazione del progetto si è passati alla produzione in stampa 3D del particolare in acciaio inox 316L. Grazie alla specializzazione nel trattamento delle polveri d’acciaio, la stampante 3D4STEEL ha reso questo passaggio il più rapido e il più economico possibile.

Grazie all’utilizzo di CorSystem e della stampante 3D4STEEL, e al lavoro fatto dagli esperti in stampa 3D di acciai, Au.Te.Bo. è riuscita a tagliare i costi del 17,13 % sulla produzione del componente selezionato. I tempi di produzione sono stati ridotti portandoli da 35,5 ore a poco più di 11, per una riduzione complessiva di circa il 68%. La stampa 3D ha anche permesso di ridurre i codici a commessa da gestire portandoli da 3 a 1 solo, producendo il componente interamente in acciaio inox pur mantenendo lo stesso peso senza necessità di bulloneria. Infine è stato possibile aumentare l’offerta di prodotti da poter offrire ai clienti, superando le aziende concorrenti che utilizzano ancora tecnologie produttive tradizionali.