MoldJet: sei passaggi per parti stampate in 3D in metallo di qualità produttiva

Sebbene le nuove macchine per la produzione additiva vengano immesse regolarmente sul mercato, non capita spesso di sentire parlare di un nuovo processo AM. Quindi si può immaginare quanto fossimo interessati a parlare con l’azienda israeliana di lavorazione del metallo Tritone della sua tecnologia MoldJet recentemente sviluppata, che è stata presentata per la prima volta al Formnext 2019. La tecnologia viene introdotta sul mercato nel sistema Tritone DOMINANT e offre una nuova soluzione per medie -produzione in volume (decine di migliaia di pezzi all’anno) di componenti metallici. Per saperne di più sul promettente metodo AM e sulla sua capacità unica, abbiamo incontrato Omer Sagi, Vice President of Products and Business Development di Tritone.

Un po’ di Tritone

Tritone è stata fondata nel 2017 da Ofer Ben-Zur (CEO), ex fondatore di Kornit Digital (KRNT), un’azienda industriale specializzata in stampanti a getto d’inchiostro e inchiostri per tessuti, e Hagai Peled, un chimico con una vasta esperienza nello sviluppo di materiali a getto d’inchiostro. Hanno sfruttato la loro profonda conoscenza della stampa digitale per informare la loro nuova impresa e sviluppare un processo AM in metallo che combina la stampa a getto d’inchiostro polimerico con la deposizione di polvere di legante metallico (pasta).

Oggi, il team Tritone sta lavorando duramente per portare sul mercato il sistema DOMINANT. Il nuovo ambizioso processo di lavorazione dei metalli dell’azienda è supportato da un unico investitore, Fortissimo Capital. Sagi spiega: “Hanno deciso di sostenerci perché amano l’idea di un attraente modello di consumo di sistema e conoscono molto bene il nostro team. Fortissimo Capital ha raccolto fino ad oggi 1,7 miliardi di dollari e ha 37 società in portafoglio. Fondamentalmente, il loro supporto e impegno ci hanno dato la libertà di concentrarci sullo sviluppo della nostra tecnologia e di non passare tutto il nostro tempo a inseguire investitori”.

Con il suo processo MoldJet e il sistema DOMINANT AM, Tritone spera di colmare una lacuna nel mercato della produzione di parti metalliche: la produzione di volumi medi. “Credo che lo stampaggio a iniezione di metalli (MIM) avrà sempre il vantaggio quando si parla di centinaia di migliaia o milioni di parti”, ha spiegato Sagi. “Ma ci sono così tante aziende che stanno cercando di soddisfare volumi di produzione di livello medio-basso – migliaia o decine di migliaia di parti all’anno – ed è qui che il metallo AM può davvero brillare”.

Una soluzione in sei fasi

Desideroso di differenziarsi nel crescente mercato AM, Tritone ha sviluppato una tecnologia di stampa 3D in metallo unica (e ora brevettata) che utilizza polveri MIM economiche e disponibili in commercio. Il processo MoldJet è affascinante e prevede più passaggi, tra cui la stampa di stampi polimerici, la deposizione di pasta metallica, l’ispezione della qualità strato per strato e altro ancora. Continua a leggere per uno sguardo dettagliato su come funziona la tecnologia.

Il sistema DOMINANT metal AM comprende sei vassoi e sei stazioni: ogni vassoio si sposta da una stazione all’altra con conseguente produzione di parti metalliche quasi a forma di rete. La prima stazione che attraversa il vassoio è per la stampa dello stampo. Questa stazione utilizza un materiale polimerico e quattro testine di stampa a getto d’inchiostro per depositare rapidamente il primo strato di uno stampo, coprendo lo spazio negativo. Ogni strato ha un’altezza variabile tra 40 e 200 micron.

Alla seconda stazione, per il posizionamento del materiale, accadono una serie di cose. Innanzitutto, un rullo passa sopra lo strato di stampo per garantire che sia livellato e liscio. Successivamente, nella cavità dello stampo viene depositata una pasta costituita da un legante a base acquosa e polvere MIM. Una lama passa quindi sulla pasta metallica per rimuovere il materiale in eccesso e comprimerlo all’interno della cavità. Nella stazione successiva, il vassoio di costruzione subisce un processo di essiccazione e indurimento. Questo passaggio brevettato utilizza aria calda e un’impostazione del vuoto per far evaporare l’acqua dalla pasta di metallo. Ciò si traduce in parti verdi dense e forti.

Anche la stazione successiva, rileva e controlla (DAC), è unica per Tritone. Qui, il vassoio viene sottoposto a un controllo di qualità per ogni strato stampato. Questo processo prevede una fotocamera ad alta risoluzione che acquisisce ogni livello e quindi un’analisi da parte di un algoritmo basato sull’intelligenza artificiale per rilevare eventuali incongruenze o errori. Se è presente uno strato difettoso, può essere semplicemente rimosso utilizzando un utensile da taglio integrato e ristampato. Da lì, il vassoio viene spostato in una stazione di forno a bassa temperatura per rimuovere lo stampo polimerico.

“Questo passaggio rende anche la parte verde più forte”, afferma Sagi. “E da lì, il vassoio va nel forno di sinterizzazione. Le nostre parti verdi hanno meno del 2% di legante, il che significa che anche prima di entrare nel forno di sinterizzazione hanno una buona densità. Dopo la sinterizzazione, abbiamo dimostrato la capacità di raggiungere densità superiori al 99%. Nel caso dell’acciaio inossidabile, ad esempio, raggiungiamo una densità superiore al 99,5%, quasi come la materia prima”.

Stampa continua

Il sistema Tritone DOMINANT è anche costruito per un uso continuo, sfruttando il suo approccio multi-stazione per costruire più vassoi di parti contemporaneamente.

“Ogni vassoio è completamente indipendente e ciascuno di essi va a una stazione di separazione”, spiega Sagi. “Quindi, se un vassoio sta entrando nella stazione di formatura, un altro può passare al posizionamento del materiale e un altro può essere sottoposto al controllo di qualità. E quando uno dei vassoi è finito, non devi aspettare che lo siano tutti: se stai lavorando con lo stesso materiale, puoi semplicemente inserire un nuovo vassoio nella scaletta e iniziare un nuovo lavoro. Ciò significa che la macchina può continuare a lavorare tutto il tempo. È inoltre automatizzato per il flusso di lavoro grazie a un carosello che sposta i vassoi da una stazione all’altra. Se vuoi sostituire un materiale, tutto ciò che devi fare è rimuovere il tubo della pasta e sostituire la cartuccia con una nuova”.

Attualmente, il sistema DOMINANT ha una produttività di circa 1,6 litri all’ora ed è in grado di stampare parti con risoluzioni variabili. Ad esempio, una parte può essere costruita con uno strato con una risoluzione di 200 micron e uno strato successivo con una risoluzione di 40 micron, consentendo agli utenti di regolare la precisione delle parti ove necessario. 

Se sono necessarie tolleranze ancora più elevate, i pezzi possono essere sottoposti a lavorazione CNC dopo la sinterizzazione.

Un altro aspetto notevole del processo entra in gioco nella fase di sinterizzazione. Le parti possono essere sinterizzate internamente dagli utenti finali con l’attrezzatura necessaria oppure le parti possono essere inviate a partner con capacità di sinterizzazione su larga scala. “Quando un’azienda acquista una macchina, non è necessario acquistare il forno, può semplicemente inviare le parti a un’azienda partner oppure utilizzare la propria attrezzatura di sinterizzazione”, afferma Sagi. Questa funzione è abilitata grazie alla forza delle parti ecologiche di MoldJet Technology, che sono sufficientemente robuste non solo da essere maneggiate ma anche spedite.

Il potere della polvere MIM

Al centro della tecnologia MoldJet, e di qualsiasi altro processo di produzione additiva, ci sono i materiali. Nel caso di Tritone, l’azienda ha basato il suo processo sulle polveri MIM, che sono facilmente accessibili e competitive in termini di costi rispetto alle polveri AM specializzate per la fusione a letto di polvere laser. Secondo Sagi, questo approccio ai materiali ha diversi vantaggi.

Per uno, i produttori possono utilizzare i propri metalli MIM che sono già stati certificati e combinati con gli integratori di Tritone. “Nel caso di materiali unici, possiamo aprire il sistema in modo che i clienti possano utilizzare i propri metalli”, ha affermato. “Poiché utilizziamo polveri disponibili in commercio che vengono miscelate con i nostri leganti, può davvero ridurre il time-to-market dei nostri clienti”.

Un altro vantaggio chiave riguarda l’usabilità e la sicurezza. “A differenza di molti processi di stampa 3D in metallo, l’utente finale non è mai esposto alla polvere di metallo con la nostra tecnologia”, ha spiegato. “I nostri materiali vengono consegnati sotto forma di pasta sotto forma di cartuccia, il che significa che gli utenti non richiedono alcuna attrezzatura speciale e, poiché stampiamo a temperatura ambiente, non sono necessari filtri speciali o controllo dell’umidità”. L’uso della pasta controllata consente inoltre una stampa uniforme e ripetibile su tutti i vassoi. 

Oggi, Tritone si sta concentrando su circa otto materiali, tra cui acciaio inossidabile, acciai per utensili e leghe per alte temperature. Il suo processo MoldJet è compatibile anche con titanio, leghe a base di rame e ceramiche tecniche. Sagi aggiunge: “Ogni volta che ci è stato chiesto di sviluppare nuovo materiale, non ci è voluto molto per come sono fatte le nostre paste. Possiamo praticamente stampare con qualsiasi materiale disponibile per MIM”.

Ultimi sviluppi

Dopo alcune installazioni iniziali del sistema DOMINANT e la chiusura di accordi di distribuzione in tutta Europa, Tritone Technologies ha presentato il nuovo Tritone DIM, una piattaforma AM in metallo di fascia media al Formnext 2021. Alimentato dalla tecnologia Moldjet brevettata di Tritone, DIM soddisfa le esigenze dei beni di consumo e produttori di elettronica di consumo, agenzie di servizi, dipartimenti di ricerca e sviluppo e istruzione per creare parti metalliche per uso finale.

“Dopo il successo iniziale del nostro sistema DOMINANT, siamo orgogliosi di espandere la nostra portata sul mercato con il sistema DIM. Il mercato è pronto a passare dalla prototipazione alla produzione di parti metalliche di alta qualità e siamo orgogliosi di essere in prima linea in questa rivoluzione emergente”, ha affermato Omer Sagi, VP Products e Business Development di Tritone.

Questo articolo è una versione modificata dell’articolo apparso per la prima volta sull’eBook AM Focus 2020 di 3dpbm