La produzione additiva (a volte chiamata anche prototipazione rapida o stampa 3D) è un metodo di produzione che crea oggetti solidi costruendo strati di materiale. Sebbene ci siano molte diverse tecniche di stampa 3D, questo articolo si concentrerà sul processo generale dalla progettazione alla parte finale. Che la parte finale sia un prototipo rapido o una parte funzionale finale, il processo complessivo rimane lo stesso.
Processo di produzione additiva
1. Progettazione assistita da computer
Realizzare un modello digitale è il primo passo nel processo di produzione additiva. Il metodo più comune per realizzare modelli digitali è la progettazione assistita da computer (CAD). Esiste un'ampia gamma di programmi CAD gratuiti e professionali compatibili con la produzione additiva. Il reverse engineering può essere utilizzato anche per generare modelli digitali dalla scansione 3D.
Ci sono diverse considerazioni di progettazione che devono essere valutate durante la progettazione per la produzione additiva. Questi in genere si concentrano sui vincoli della geometria delle caratteristiche per supportare o sfuggire ai requisiti dei fori e variano in base alla tecnologia.
2. Conversione STL e manipolazione dei file
A differenza dei metodi di produzione tradizionali, una fase critica nel processo di produzione additiva è la necessità di convertire i modelli CAD in file STL. STL utilizza i triangoli per descrivere la superficie di un oggetto. Ci sono diverse limitazioni del modello che dovrebbero essere considerate prima di convertire un modello in un file STL, incluse le dimensioni fisiche, la tenuta all'acqua e il conteggio dei poligoni.
Dopo che il file STL è stato generato, il file verrà importato nell'affettatrice. Questo programma converte i file STL in g-code. g-code è un linguaggio di programmazione a controllo numerico (NC). Viene utilizzato nella produzione assistita da computer (CAM) per controllare macchine utensili automatizzate (comprese macchine CNC e stampanti 3D). Slicer consente inoltre ai progettisti di personalizzare i parametri di costruzione, inclusi supporto, altezza del livello e orientamento della parte.
3. Stampa 3D
Le stampanti 3D sono spesso composte da molte parti piccole e complesse, quindi una corretta manutenzione e calibrazione sono fondamentali per produrre stampe accurate. In questa fase, anche il materiale di stampa viene caricato nella stampante. Le materie prime utilizzate nella produzione additiva hanno spesso una durata di conservazione limitata e richiedono un'attenta manipolazione. Sebbene alcuni processi siano in grado di riciclare il materiale di stampa in eccesso, il riutilizzo può portare al degrado del materiale se non viene sostituito regolarmente.
La maggior parte delle macchine per la produzione additiva non ha bisogno di essere monitorata dopo l'inizio della stampa. Le macchine seguiranno un processo automatizzato e di solito sorgono problemi solo quando la macchina esaurisce il materiale o il software va storto.
4. Elaborazione di prodotti stampati in 3D
Per alcune tecniche di produzione additiva, rimuovere la stampa è semplice come staccare la parte stampata dalla piattaforma di stampa. Per altri metodi di stampa 3D più industriali, la rimozione della stampa è un processo altamente tecnico che prevede l'estrazione precisa della stampa mentre è ancora avvolta nel materiale di costruzione o attaccata alla piastra di costruzione. Questi metodi richiedono procedure di rimozione complesse e operatori di macchine altamente qualificati, nonché attrezzature di sicurezza e un ambiente controllato.
5. Post-elaborazione
Le procedure di post-elaborazione variano anche in base alla tecnologia della stampante. Gli SLA richiedono che i componenti siano polimerizzati alla luce UV prima della lavorazione, le parti metalliche spesso richiedono un'attenuazione dello stress in un forno e le parti FDM possono essere lavorate immediatamente. Anche i supporti stampati con tecniche di stampa su supporto vengono rimossi in fase di post-elaborazione. La maggior parte dei materiali di stampa 3D può essere levigata e altre tecniche di post-elaborazione, tra cui burattatura, pulizia dell'aria ad alta pressione, lucidatura e colorazione, vengono utilizzate per preparare le stampe per l'uso finale.
