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Stampaggio a iniezione e stampa 3D PolyJet: innovare i processi per ridurre tempi e costi

Le stampanti 3D professionali sono diffusamente impiegate per realizzare prototipi utilizzati per eseguire valutazioni estetiche e verificare eventuali problemi di forma, adattabilità e funzione durante lo sviluppo di un prodotto. Non fa eccezione il settore dello stampaggio plastica, dove l’impiego più diffuso delle stampanti 3D è rivolto alla realizzazione del prototipo del prodotto finale, utilizzato per agevolare lo studio e la costruzione dello stampo in metallo. Tuttavia, l’uso della tecnologia additiva si sta estendendo all’ambito produttivo dove viene impiegata per la costruzione di attrezzature da impiegare direttamente in produzione, complice la aumentata disponibilità di materiali additivi sempre più prestanti. Lo stampaggio a iniezione è uno dei processi più diffusi al mondo ed è utilizzato in particolare per la produzione in serie di parti finite spesso complesse e con un alto livello di precisione; la tecnologia PolyJet di Stratasys, venduta in Italia da Energy Group, offre grandi opportunità per ridurre tempi e costi di sviluppo e validazione degli stampi per iniezione. Per saperne di più, è possibile scaricare il white paper gratuito “Stampi per iniezione con stampa 3D”.

La produzione additiva nello stampaggio a iniezione ci ha offerto vantaggi inaspettati – Case report

Circle Project è un’azienda italiana che si occupa di industrial design e product consulting, la cui serietà e professionalità rappresentano e contraddistinguono la società nel settore della piccola e della grande industria. Circle Project da oltre 40 anni è al servizio delle aziende leader, per realizzare prodotti e fornire servizi d’eccellenza che vanno dalla progettazione all’assistenza on-site, alle metodologie produttive e di controllo, a garanzia della miglior qualità e della massima durata del prodotto. I processi sono garantiti dalla completa assistenza al Cliente in ogni settore di progettazione e di sviluppo, così come in qualsiasi processo che interessi l’impiego di componenti plastici e metallici o gli assiemi ad essi legati. I servizi forniti comprendono il design e l’industrializzazione del prodotto, analisi e simulazione di prodotto e processo per iniezione plastica (termoplastici e RIM), prototipi e preserie produttive, stampi e attrezzature di produzione, assistenza, stampaggio e omologazione di particolari. Gli ambiti applicativi in cui opera sono molteplici: strumenti musicali, citofonia, telefonia, registratori di cassa e bilance, grandi e piccoli elettrodomestici, casalinghi e articoli da giardino, accessori hi-fi, accessori per mobili, automodelli.

Abbiamo deciso di dotarci di un laboratorio interno con stampante 3D e CNC per poter realizzare più rapidamente le impronte degli stampi che progettiamo. Siamo partiti con un progetto pilota”, racconta Francesco Guerrini, Responsabile Area Commerciale di Circle Project, “per verificare le effettive potenzialità che la stampa 3D ci offriva, stampando i tasselli in resina, piuttosto che realizzarli al CNC come al solito, dove iniettare il materiale termoplastico. Energy Group ci ha dato il massimo supporto in questa fase che, tuttavia, si è rivelata più semplice di quanto pensassimo”.

“In circa 25 giorni siamo riusciti a completare l’intero progetto di un prodotto semplice ma caratterizzato da una cerniera e da due punti di iniezione, grazie all’utilizzo del software Moldex3D per l’analisi dei flussi e della stampante 3D Stratasys Objet30 Prime per la realizzazione delle impronte.”, afferma Guerrini. “Fin dall’inizio abbiamo sviluppato il progetto in funzione della prova stampo, considerando tutti gli aspetti delle varie fasi, dal prodotto finale allo stampaggio: formi, punti di iniezione, giunzione stampi e condizionamento. Questo approccio ha quasi completamente azzerato le necessità di modifiche, riducendo drasticamente i tempi. Inoltre, ci siamo resi conto che rispetto al metallo, i tasselli stampati in 3D con il materiale PolyJet offrono anche vantaggi nel loro raffreddamento, semplificando così gli accorgimenti da prendere per il condizionamento dello stampo. Le nuove tecnologie 3D collegate alla nostra esperienza della progettazione di stampi ci hanno dato risultati tanto postivi quanto inattesi”, conclude Guerrini.

I primi tasselli sono stati stampati in Rigur, uno dei polimeri a base acrilica impiegabili sui sistemi Stratasys PolyJet, poi sono stati inseriti nel portastampo e sottoposti a circa 30 cicli di iniezione con polipropilene senza subire danni che ne pregiudichino l’utilizzo in produzione. Un secondo test è stato fatto stampando gli stessi tasselli con un materiale più resistente, il Digital ABS, disponibile sulle stampanti 3D Stratasys Connex3. In questo caso i risultati sono stati ancora più incoraggianti, dal momento che dopo circa 50 cicli di iniezione con polipropilene le impronte non presentavano il minimo segno di usura.

L’impiego della stampa 3D PolyJet nella progettazione degli stampi per iniezione permette di ridurre i tempi e i costi di sviluppo dello stampo pilota, offrendo enormi vantaggi nelle fasi che precedono la costruzione dello stampo in metallo da impiegare nella produzione in serie. Infatti, l’obiettivo di uno stampo PolyJet non è di sostituire soluzioni di tooling per brevi tirature, bensì di offrire una soluzione che colma la lacuna tra stampi in metallo ottenuti da lavorazione meccanica e stampi in silicone, meno costosi ma in grado solo di simulare parti stampate a iniezione. Con un costo inferiore del 50% – 70% rispetto agli equivalenti in alluminio, gli stampi PolyJet offrono i vantaggi di quelli in silicone – rapida produzione di parti complesse e la possibilità di apportare frequenti revisioni – unita alla possibilità di usare le termoplastiche di produzione.

Le stampanti 3D Stratasys PolyJet impiegano fotopolimeri liquidi che vengono solidificati con un processo ottico a raggi UV. Questa tecnologia permette di utilizzare una vasta gamma di materiali e disporre di funzionalità di stampa 3D per ottenere parti multi-materiale e anche a colori, rendendola estremamente versatile sia per realizzare prototipi di prodotti finale che per le attrezzature di produzione.

I tasselli stampati in 3D con materiali PolyJet sono in grado di accettare un fronte fuso fino a 300° e un tonnellaggio di 200 tonnellate.

Maggiori informazioni sulle stampanti 3D Stratasys e sulle applicazioni nello stampaggio della plastica sono disponibili sul sito www.energygroup.it.

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