La visita guidata di 3dpbm allo stand HP al Formnext 2022

Al Formnext 2022, 3dpbm ha fatto un tour dello stand HP. L’azienda ha adottato un approccio efficace con un sacco di diversi esempi di applicazione per la sua tecnologia di stampa su plastica e metallo.

Plastica bianca

HP stampa commercialmente plastica dal 2016. Tuttavia, questo è stato precedentemente limitato ai derivati ​​​​del nero. A Formnext, l’azienda ha svelato una delle sue ultime pietre miliari nella stampa 3D in plastica: la possibilità di stampare in bianco.

Con questa pietra miliare, HP sta ora abilitando nuove capacità di post-elaborazione, come quella di colorare le parti in modo che corrispondano all’immagine di qualsiasi marchio, oltre a ottenere un aspetto e una sensazione di qualità della superficie migliore rispetto alla soluzione precedente. Gli utenti del settore medico tendono inoltre a percepire il bianco come più pulito, più sterile ed esteticamente più adatto rispetto alle parti colorate.

Il materiale plastico di HP è certificato biologicamente e può quindi essere utilizzato per applicazioni chirurgiche (ma non impianti) e modellazione, nonché per apparecchiature chirurgiche nella produzione di piccoli lotti, ad esempio solette personalizzate e guide chirurgiche.

In termini di applicazioni industriali, la tecnologia di stampa su plastica di HP viene utilizzata per la creazione di utensili per l’estremità del braccio, barche a motore, filtri per sistemi di filtrazione dell’acqua, parti di automobili interne e industria dell’imballaggio, solo per citarne alcuni. Nel segmento consumer, HP sta consentendo la creazione di selle per biciclette, caschi, occhiali e altri dispositivi di protezione e oggetti che favoriscono il comfort.

Il MetalJet S100 da vicino

Quando si tratta di stampa 3D in metallo, HP sembra aver compiuto progressi significativi con importanti partnership e case study applicativi.

“La plastica è quasi come un lubrificante, quando la inserisci nel tuo sistema: i cuscinetti e tutto il resto funzionano meglio. Quando si tratta di metallo, è elettrico, abrasivo, magnetico. E quindi abbiamo dovuto renderlo molto più robusto”, secondo Tim Weber, Global Head of 3D Materials di HP, che guida i team di ricerca e sviluppo sia a Barcellona che sulla costa occidentale degli Stati Uniti.

Il sistema che HP utilizza per la stampa su metallo, e quello che è stato esposto a Formnext, il MetalJet S100, è progettato per essere modulare – il che significa che si può iniziare con una stampante e aggiornarsi con diverse aggiunte – e utilizza la stampa ortogonale per stendere e sinterizzare la polvere, riciclata al 100%, e lame ultrasoniche che vibrano per garantire che la polvere aderisca uniformemente. Il solo sistema di polveri è progettato per supportare sei stampanti in produzione.

“Forse inizi con una stampante per fare il tuo sviluppo. Inizi ad aggiungere altro: inizi ad aggiungere la gestione della polvere e inizi ad aggiungere l’automazione per ottenere lavoro da quel punto di vista. Se vuoi costruire una fabbrica, inizi a replicare unità esatte che sono già qualificate piuttosto che portare unità diverse”, ha affermato Devin Mourey, direttore dell’ingegneria e ingegnere capo per tutte le applicazioni metalliche, l’ingegneria e lo sviluppo dei processi di HP.

La stampante MetalJet S100 è la quarta generazione del suo genere ed è stata recentemente aggiornata per includere una “trasmissione hardcore” e un controller a circuito chiuso nel meccanismo di sollevamento che consente la stampa a livello di singolo micron. Secondo Devin Mourey, tutti questi piccoli aggiornamenti qua e là hanno portato a un aumento della produttività fino al 50% rispetto alle generazioni precedenti.

Un vantaggio che HP ha su molti concorrenti è quello dell’integrazione verticale. Ad esempio, l’azienda produce circa 400 milioni di testine di stampa all’anno. Ciò consente ad HP di sfruttare il basso costo per testina di stampa e di incorporare molte più testine di stampa nelle proprie macchine, senza che ciò rappresenti un onere finanziario maggiore rispetto a se i concorrenti facessero lo stesso. Il risultato di questo vantaggio è che “per ogni pixel in cui metti una goccia di legante, in realtà ne mettiamo quattro. Quindi, se per qualche motivo ne manca uno, questo ti consente di assicurarti di non avere una linea sul pezzo, il che è piuttosto negativo per i produttori”, ha affermato Devin Mourey.

“C’è la convinta intenzione di cercare di rendere tutto molto semplice per gli operatori. Tutta questa intelligenza è contenuta, digitalmente, all’interno delle scatole di costruzione”, ha affermato Tim Weber. “Il nostro flusso di lavoro digitale consente anche la tracciabilità della polvere metallica fino alle vostre parti, il che è molto importante per il settore medico, aeronautico e persino automobilistico. Oltre a semplificare il flusso di lavoro, alcuni settori lo richiedono effettivamente”, ha affermato Devin Mourey.

In termini di post-elaborazione: “quello che vuoi fare è estrarre la polvere, riciclarla, riportarla indietro per preparare le parti per essere effettivamente sinterizzate. C’è un Ultrasonic Bite Radar lì dentro che attira la polvere verso il basso e, in molti casi, il 95% della polvere si stacca dalle parti”, ha detto Devin Mourey.

“Rimuovere la polvere sfusa attorno alle parti consente a un operatore di migliorare notevolmente l’efficacia. Consente inoltre alla polvere di tornare in produzione molto rapidamente, invece di essere legata a una fase di lavorazione molto manuale in cui qualcuno sta cercando di recuperare tutto il materiale”, ha aggiunto Tim Weber riferendosi al consueto modus operandi della rimozione della polvere come, ironia della sorte, uno ‘scavo archeologico’.

Targeting per nuove applicazioni AM in metallo

La tecnologia di stampa su metallo di HP viene applicata a quattro diversi segmenti: automobilistico, industriale, consumer e medicale.

Fino ad ora, il team si è concentrato sul rendere la tecnologia di stampa in acciaio inossidabile (316L e 17-4, i materiali più diffusi nello stampaggio a iniezione di metalli) il più robusta possibile, per “convincere le persone a fidarsi di questa tecnologia. Questi due materiali coprono un numero enorme di applicazioni in questi quattro segmenti, ed è per questo che li abbiamo scelti”, ha affermato Tim Weber. Sebbene i sistemi HP funzionino anche con molti materiali diversi.

I principali OEM, come John Deere e Schneider Electric, hanno scelto di utilizzare la tecnologia di stampa su metallo di HP per trasformare il modo in cui realizzano i prodotti, dalla prototipazione alla produzione in serie.

Ad esempio, Schneider Electric si è rivolta ad HP per stampare in 3D i propri filtri elettrici da inserire nelle scatole degli interruttori utilizzate negli ambienti marini, della difesa e industriali. In precedenza, “questi filtri venivano realizzati con lamiera e rete metallica in nichel e assemblati in questo processo estremamente costoso”, ha affermato Tim Weber. “Questa [tecnologia di stampa di HP] ha permesso loro di ridurre le dimensioni dell’intera scatola dei fusibili del 20%, il che ha permesso loro di imballare di più nello spazio dato. E così l’intero sistema è diventato sostanzialmente più economico e leggero in questo modo”.

“Abbiamo molte persone che vengono da noi e dicono che voglio realizzare 10.000 parti, 20.000 parti, 100.000 parti, e questo ci permette di indirizzarle a un’azienda che può effettivamente produrre. Quelle aziende [come GKN, uno dei partner di produzione digitale di HP, che attualmente produce parti su larga scala] alla fine acquisteranno macchine da HP e produrranno parti da loro”, ha affermato Tim Weber.

Un altro esempio di una grande azienda che utilizza la stampa in metallo di HP per produrre parti finali è il collettore di bypass del carburante per i kit di conversione del trattore prodotto da John Deere, che, secondo Tim Weber, “produce utilizzando additivi da molto tempo, per prototipazione. Questa è la loro prima parte in metallo prodotta in assoluto, e il motivo è che in precedenza non era conveniente per loro realizzare effettivamente la produzione con la fusione a letto di polvere e altre tecniche”, fino a quando, attraverso la tecnologia degli additivi metallici di HP, si è dimostrato una valida opzione.

In precedenza, nell’industria automobilistica, la tecnologia HP è stata applicata alla creazione di parti estetiche e strutturali per aziende come Volkswagen, ad esempio.

Il modo in cui viene applicata la tecnologia di stampa HP dipende molto dal cliente. “Ci sono alcune aziende che sono più integrate verticalmente, quindi acquisteranno macchine e si occuperanno della loro progettazione, all’interno della propria attività. Altri verranno da noi e diranno: ‘vogliamo lavorare al design per MetalJet’, e poi lavoreranno con uno dei nostri partner di produzione digitale, come Parmatech, un’azienda con una lunga storia di produzione con alcuni dei partner medici leader a livello mondiale nello stampaggio a iniezione di metalli, per farlo produrre”, ha affermato Tim Weber.

Come esempio di come HP si rivolge al settore consumer, l’azienda ha collaborato con Cobra Golf per creare un putter in collaborazione con il golfista professionista Bryson DeChambeau. Nel corso di un paio di mesi, Bryson DeChambeau “ha attraversato molte, molte iterazioni e ha provato tutti questi diversi design, ma alla fine ne ha trovato uno che gli piaceva. Quindi è stato questo incredibile potere di poter iterare con l’additivo, trovare un design che gli piaceva e produrre il numero esatto di parti che voleva, che si sono esaurite quasi all’istante”, ha affermato Tim Weber.

Le applicazioni di case study di cui eravamo a conoscenza allo stand HP a Formnext erano poche, selezionate e solo la punta del proverbiale iceberg stampato in 3D. Tuttavia, quello che sappiamo per certo è che l’azienda sta dando un notevole contributo all’adozione della tecnologia AM, nei principali segmenti di mercato.