Stampa 3D - Processi

La corsa alla fotopolimerizzazione ad alta velocità per la stampa 3D di produzione è iniziata

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Il mese scorso Stratasys ha acquistato Origin e Desktop Metal ha acquistato EnvisionTEC. Entrambe le acquisizioni non sono state casuali. Sono state decisioni strategiche prese da aziende che, per diversi motivi, avevano dei soldi per scommettere sulla prossima area di crescita della stampa 3D e hanno deciso di optare per la tecnologia di fotopolimerizzazione ad alta velocità: il fondatore di EnvisionTEC Al Siblani ha inventato e brevettato la tecnologia per l’alta velocità, DLP continuo ma non ha mai pensato molto al suo potenziale. La fotopolimerizzazione programmabile (P³) di Origin è una delle tecnologie che hanno sfruttato il potenziale di questi processi per la produzione di massa digitale attraverso materiali fotopolimerizzabili durevoli.

Non sono soli in questa gara. Il pioniere è Carbon, un’azienda che, attraverso la visione dei suoi fondatori, ha creato da solo questo segmento di hardware AM e ha poi continuato a dimostrare che le applicazioni in milioni di parti non solo erano possibili, ma avevano anche un senso economico. La tecnologia DLS di Carbon è ora utilizzata da adidas per produrre milioni di intersuole prodotte in serie e progettate generativamente per il marchio Futurecraft. Viene utilizzato da Ford e anche da Lamborghini per componenti e parti finali automobilistiche. E sta sfondando anche nel segmento dentale. Il processo Digital Light Synthesis (DLS) di Carbon utilizza la proiezione della luce digitale, ottiche permeabili all’ossigeno e resine liquide programmabili per produrre rapidamente parti durevoli con proprietà meccaniche, risoluzione e finitura superficiale elevate. Prima del carbonio, la velocità non era mai un vero problema per la tecnologia DLP poiché le resine fotopolimeriche utilizzate non erano abbastanza resistenti per realizzare prodotti finali. Il co-fondatore di Carbon, Joe DeSimone, ha avuto l’intuizione di miscelare termoindurenti durevoli come il poliuretano con materiale fotopolimerizzabile sufficiente per consentire la reazione additiva di polimerizzazione. A questo punto, e con questi materiali, ha iniziato ad avere senso andare più veloci. Il carbonio lo ha fatto, accumulando un vantaggio significativo su tutti i concorrenti.

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La tecnologia di Carbon, tuttavia, non è così rivoluzionaria. La vera rivoluzione è nei materiali. Infatti, come detto, Al Siblani di EnvisionTEC è stato il primo a brevettarlo. Tuttavia, i prodotti EnvisionTEC si rivolgono a un gruppo piuttosto ristretto di utenti di fascia alta che, per motivi diversi, necessitano di risoluzione e precisione più che di velocità e durata. Quindi EnvisionTEC ha resistito alla commercializzazione di questa tecnologia fino a quando Carbon non ha presentato i suoi prodotti e ha dimostrato che esisteva un ampio mercato potenziale per essa. EnvisionTEC rilascia quindi la serie cDLM di stampanti per fotopolimerizzazione ad alta velocità ma non ha mai creduto fino in fondo nell’intento di spingerli nei segmenti di produzione su larga scala. Ora che EnvisionTEC è stata acquisita da Desktop Metal, una società che ha fatto della produzione digitale seriale e di massa (di parti metalliche) il suo grido di battaglia, tutto questo potrebbe cambiare.

Figure 4 modulare di 3D Systems

Forse una delle tecnologie di fotopolimerizzazione ad alta velocità più innovative e alternative proviene da un’azienda che è stata costruita sulla fotopolimerizzazione SLA, e di fatto inventata: 3D Systems. La tecnologia di fotopolimerizzazione ad alta velocità nei sistemi Figure 4 di 3D Systems combina velocità e precisione attraverso processi di polimerizzazione basati su raggi UV e calore. Secondo 3D Systems, si ottiene il throughput e il time-to-part della produzione additiva più veloci al mondo. Dati recenti su Figure 4 evidenziano velocità di stampa delle parti di produzione fino a 65 mm/ora e velocità di prototipazione fino a 100 mm/ora, precisione delle parti e ripetibilità Six Sigma (Cpk> 2) su tutti i materiali. La gamma di materiali di Figure 4 risponde a un’ampia varietà di esigenze applicative, per prototipazione funzionale, produzione diretta di parti per uso finale, stampaggio e fusione, sono durevoli e possono mostrare comportamenti simili alla termoplastica, simili alla gomma, colabili, resistenti al calore, e materiali capaci biocompatibili. Tuttavia, non sono materiali termoindurenti finali come il carbonio.

L’hub della costa occidentale

Nel frattempo, però, molte altre società hanno presentato le proprie versioni della fotopolimerizzazione ad alta velocità. Il più discusso ultimamente è Origin, che è stato acquisito da Stratasys nel tentativo del leader di mercato dell’industria degli additivi di capitalizzare la mania della stampa 3D prevista per la produzione di fotopolimeri. La startup di San Francisco (la Silicon Valley è l’hub principale per la fotopolimerizzazione ad alta velocità, probabilmente dovuto in parte ai primi investimenti di Google in Carbon, anch’essa con sede nella Silicon Valley) ha creato la sua tecnologia di fotopolimerizzazione programmabile (P³) specificatamente -up produzione su richiesta. La loro idea di produzione si basa su stampanti modulari di piccolo ingombro che massimizzano la capacità di produzione per superficie disponibile.

Le stampanti 3D Origin

In California c’è anche Nexa 3D, una società promossa dall’ex CEO di 3D Systems e pioniere del settore AM Avi Reichental, attraverso la sua società di investimenti di rischio, consulenza aziendale e sviluppo prodotto XponentialWorks. Avi è il cofondatore, presidente e amministratore delegato dell’azienda fondata nel 2016 insieme ad Andrea Denaro, Gianni Zitelli e Luciano Tringali. Oggi Nexa3D sta emergendo come produttore leader di stampanti 3D per fotopolimerizzazione ad alta velocità, grazie alla sua tecnologia brevettata di fotopolimerizzazione del substrato lubrificante e alla matrice di luce strutturata brevettata. Questo processo riduce i cicli di stampa 3D da ore a minuti mantenendo un alto livello di qualità e precisione. La stampante NXV di Nexa3D raggiunge una velocità record fino a 1 centimetro al minuto.

Sempre sulla costa occidentale, a poche miglia a nord, NewPro, con sede a Vancouver ha sviluppato le stampanti 3D per fotopolimerizzazione ad alta velocità NP1 sfruttando la tecnologia Intelligent Liquid Interface (ILI). Questo processo si basa su una membrana bagnabile trasparente tra la resina fotopolimerizzabile e la sorgente di luce. La membrana è progettata chimicamente per consentire un movimento più rapido tra gli strati polimerizzati. Ciò elimina i processi meccanici utilizzati sulle tecniche di stampa 3D convenzionali consentendo di far crescere gli oggetti ad alta velocità. Il processo ILI può essere utilizzato con un’ampia varietà di materiali per diverse applicazioni, tuttavia l’azienda si sta attualmente concentrando principalmente sul segmento medico, collaborando con università e ospedali, dove il tasso accelerato di produzione additiva contribuisce a una migliore comunicazione e procedure in radiologia e odontoiatria dipartimenti.

Un ponte di fotopolimerizzazione ad alta velocità verso l’Asia

Con sede nella Bay Area di San Francisco e Pechino, LuxCreo è un’altra società di fotopolimerizzazione ad alta velocità che mira a capacità di produzione additiva di fabbriche intelligenti e linee di produzione 3D digitali per portare nuove idee sul mercato più velocemente. La produzione digitale 3D di LuxCreo combina le stampanti 3D ultraveloci LUX3 dell’azienda, che sfruttano la tecnologia DLP ad alta velocità LEAP (Light Enabled Additive Production) dell’azienda insieme a materiali e software per fornire una rete di produzione di stampa 3D connessa, agile e scalabile. Con la produzione 3D digitale, i clienti di LuxCreo possono ottenere l’accesso immediato alla scala di produzione della stampa 3D Smart Factory.

Agendo come un ponte di fotopolimerizzazione ad alta velocità tra America e Asia, LuxCreo ci porta ad altre due

società asiatiche che hanno sviluppato sistemi di fotopolimerizzazione ad alta velocità per lavorare con materiali durevoli. L’azienda coreana Carima è stata in realtà uno dei primissimi a farlo, lanciando stampanti 3D basate sulla tecnologia proprietaria C-CAT (Carima-Continuous Additive Technology) nel 2015. Il nuovo C-CAT rilasciato nel 2020 è stato migliorato e sviluppato per stampare strati continui più veloci e accurati . Affrontando il problema dell’utilizzo di uno strato di ossigeno per rilasciare la forza, che fa sì che lo strato si assottigli o scompaia a causa dell’afflusso di resina, il nuovo approccio C-CAT ha migliorato la tecnologia della superficie disgiuntiva in modo che possa essere inferiore a 1/100 rispetto al film esistente e quindi ridurre al minimo la dissipazione. Carima ha anche aumentato la possibilità di scegliere lo spessore dello strato di output. A causa della sua debole forza di rilascio, è possibile lo stampaggio continuo durante la stampa, consentendo di stampare fino a 60 cm all’ora. I materiali industriali supportati includono Tough BLK e Rigid BLK, oltre a fotopolimeri di terze parti.

Sostenuto dal nuovo gruppo Kinpo di Taiwan, XYZprinting ha democratizzato la stampa 3D con tutte le principali tecnologie per quasi un decennio. Le ultime stampanti 3D di fotopolimerizzazione ad alta velocità dell’azienda possono utilizzare processi DLP e SLA. Basati sulla tecnologia UFF, i sistemi possono aumentare la velocità di stampa sostituendo la pellicola di teflon con la pellicola ultra veloce. Funziona riducendo la forza di separazione e consente alla piattaforma di costruzione di muoversi rapidamente, in modo simile allo strato di ossigeno in altri processi di fotopolimerizzazione senza strati. UFF offre non solo velocità ma anche finiture lisce delle parti grazie al rilascio rapido e preciso dello strato dalla pellicola.

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Davide Sher

Sono un giornalista professionista iscritto all'ODG dal 2002 e mi sono sempre occupato di comunicazione trade. Per 10 anni ho redatto una testata dedicata al mercato dei videogiochi e successivamente ho partecipato alla creazione del primo iPad magazine dedicato all'elettronica di consumo. Dal 2012, mi occupo esclusivamente di stampa 3D/manifattura additiva, che vedo come la più affascinante e reale delle tecnologie oggi agli albori ma che plasmeranno il nostro futuro. Ho fondato Replicatore.it nel 2013 e ho scritto come blogger per diversi siti internazionali. Nel 2016 ho fondato la mia società 3dpbm (www.3dpbm.com), con base a Londra, che offre servizi di supporto alle aziende che vogliono comunicare, sia in Italia che nel mondo, i loro prodotti legati alla manifattura additiva. Oggi pubblichiamo diverse testate internazionali tra cui 3D Printing Media Network (il nostro sito editoriale internazionale), 3D Printing Business Directory (la più grande directory al mondo di aziende legate alla stampa 3D), Replicatore.it, Replicador.es e 3D Printing Media Network Chinese Version.

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