Design Additive stampa 3D

Quando si parla di stampa 3D, o più in generale di Additive Manufacturing, l’ottimizzazione dei componenti è un aspetto fondamentale per ridurre drasticamente tempi e costi di produzione. A differenza delle tecnologie sottrattive (come tornitura, fresatura o taglio laser), la stampa 3D è una tecnologia additiva: non rimuove materiale, ma lo aggiunge solo dove necessario.

Questo approccio consente non solo di ridurre gli sprechi di materiale, ma anche di realizzare geometrie complesse o impossibili con altri metodi produttivi. Per sfruttarne appieno il potenziale, è spesso necessaria una riprogettazione completa dei componenti, seguendo i principi del Design for Additive, ovvero la progettazione ottimizzata per la stampa 3D.

Vediamo alcuni esempi applicativi reali.

Uno dei vantaggi principali della stampa 3D è la possibilità di creare alleggerimenti e scarichi funzionali che riducono il materiale usato, mantenendo comunque le prestazioni meccaniche richieste. Questo è possibile anche con tecnologie sottrattive, ma a discapito di cicli di lavorazione più lunghi e costosi.

Nella stampa 3D, invece, gli alleggerimenti riducono sia il materiale che il tempo di stampa. Un esempio chiaro è mostrato nelle immagini sottostanti: il pezzo progettato inizialmente per lavorazione CNC (Foto 1) è stato riprogettato per Additive Manufacturing (Foto 2), con forme e alleggerimenti laterali studiati per ottimizzare la resistenza e minimizzare il materiale. I pezzi sono stati stampati in PA12 con tecnologia SLS. Inoltre, è stato possibile inserire un sottosquadro (Foto 3), irrealizzabile con tecnologie tradizionali.

La possibilità di stampare geometrie complesse consente spesso di ridurre il numero di parti di un assieme. Un esempio è il componente mostrato in (Foto 4), originariamente composto da due metà fresate, assemblate con 4 viti (per un totale di 6 parti provenienti da più fornitori).

Con una riprogettazione efficace, le due metà sono state unite in un unico pezzo stampato in PA12 con tecnologia SLS (Foto 5), dotato di gole di scorrimento sagomate con tolleranze ristrette. Il risultato? Un unico componente, alleggerito anche da una struttura a nido d’ape, facile da gestire e più economico.

Quando un componente deve unire parti in materiali diversi, le soluzioni tradizionali prevedono giunzioni meccaniche o co-stampaggio. Entrambe presentano limiti: la prima richiede geometrie compatibili con incastri o viti, la seconda è economicamente sostenibile solo su grandi produzioni.

Grazie all’Additive Manufacturing, oggi è possibile stampare componenti multimateriale fortemente intersecati tra loro. Un esempio è il raschiatore in (Foto 6): la parte nera in ABS garantisce solidità, mentre quella bianca è in TPU certificato FDA, un materiale gommoso con durezze regolabili grazie al riempimento modulare. I due materiali sono saldamente connessi tramite un reticolo interno progettato digitalmente.

Sebbene esista la stampa 3D in metallo, i costi elevati e la necessità di lavorazioni post-stampa la rendono adatta solo a settori di altissimo livello come motorsport e aerospaziale. Tuttavia, con le moderne tecnologie additive e materiali polimerici rinforzati, è possibile ottenere resistenze simili all’alluminio.

Grazie all’inserimento di fibre continue (come carbonio, vetro o Kevlar), si ottengono strutture estremamente robuste. In (Foto 7) vediamo un componente stampato in nylon caricato carbonio con fibra di vetro continua all’interno: il guscio esterno fornisce protezione, mentre la fibra garantisce la resistenza strutturale.

Il dito di presa mostrato in (Foto 8), parte di una pinza per fusti, pesa solo 19 grammi ma può sollevare fino a 92 kg prima di rompersi. Con una progettazione attenta della disposizione delle fibre, è possibile sostituire l’alluminio e ridurre il peso fino al 70%.

Il Design for Additive rappresenta un approccio indispensabile per sfruttare al massimo le potenzialità della stampa 3D. Riduzione dei materiali, semplificazione degli assiemi, utilizzo di più materiali e sostituzione del metallo sono solo alcune delle possibilità offerte.

Offriamo gratuitamente questo servizio di progettazione ai nostri clienti, guidandoli nella realizzazione di componenti ottimizzati per l’Additive Manufacturing.