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Rame – Per Stampa 3D e Lavorazione CNC

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La nostra serie di video Insight-Masterclass vi aiuterà a padroneggiare la produzione digitale.

Oltre ai nostri suggerimenti di progettazione mensili, pubblicheremo regolarmente un nuovo video - ognuno di essi vi darà una visione più approfondita di come progettare parti migliori. Tratteremo argomenti specifici come la scelta del giusto materiale di stampa 3D, l'ottimizzazione del vostro progetto per la lavorazione CNC, le finiture superficiali per i componenti stampati e molto altro ancora.

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Insight: Rame

17.04.2020

Transcript

Salve e benvenuti alla masterclass di questa settimana.

Questa settimana affronteremo un tema davvero interessante. Parleremo di una tecnologia che, come dice il titolo stesso, è in grado di rendere possibile anche l’impossibile.

Certo, non mi riferisco a una sorta di mezzo iperveloce capace di raggiungere galassie lontane, ma il tema che ho in mente è comunque piuttosto interessante. Vediamo di che si tratta.

Il rame è una componente vitale di numerosi processi nel mondo dell’ingegneria e, per settori come quello automobilistico, riveste un ruolo sempre più di rilievo.

Fino a tempi recenti, la soluzione più logica per realizzare prototipi o componenti in rame era quasi esclusivamente la lavorazione CNC. Non fraintendetemi, si tratta pur sempre di un metodo eccellente.

Ma ha comunque qualche limite.Se è vero che la stampa 3D è compatibile con una vasta gamma di materiali metallici, il rame non è mai comparso tra le opzioni a disposizione. Almeno fino ad ora.

Riflettiamo per un momento su cosa ciò potrebbe comportare. Per determinate applicazioni, il rame rimane l’unica soluzione possibile.

E, da oggi, è possibile selezionare questo materiale anche per la fabbricazione di geometrie complesse quali canali interni o strutture a nido d’ape per ridurre il peso del pezzo.

In questo video esploreremo insieme queste nuove possibilità dal punto di vista del design, oltre a esaminare le applicazioni in cui questa nuova tecnologia non rappresenta probabilmente la soluzione più adatta.

Talvolta, la lavorazione CNC resta comunque la scelta migliore. Esamineremo i pro e i contro offerti da entrambe le tecnologia al fine di aiutarvi a prendere una decisione informata. Ma prima facciamo un passo indietro.

La maggior parte dei fornitori che offrono la realizzazione di pezzi in rame mediante stampa 3D utilizza un rame basso-legato come questo.

Si tratta di un materiale caratterizzato da notevole conduttività termica ed elettrica, ma che offre anche eccellenti proprietà meccaniche e di resistenza alla corrosione.

Ciò significa che può essere adoperato anche in contesti di lavoro in cui il rame puro non risulterebbe idoneo.

Alcune applicazioni tipiche potrebbero essere i condotti sbarra, gli ugelli per razzi, gli scambiatore di calore o le bobine a induzione, solo per citarne alcune. I fornitori che offrono servizi di stampa 3D del rame si serviranno della sinterizzazione laser diretta dei metalli, o DMLS.

Questo processo aggiunge strati successivi di polvere metallica per consentire la formazione del pezzo, il quale sarà dunque microsaldato alla struttura con l’ausilio di un laser. Lo spessore di ogni strato è pari ad appena 20 micron.

Questa tecnologia permette di creare praticamente qualsiasi forma, anche se può rivelarsi un processo piuttosto lento.

È qui che vale la pena riflettere sulle opzioni a disposizione per quanto riguarda la creazione di pezzi in rame.

La lavorazione CNC offre una gamma di utilizzi più limitata dal punto di vista delle geometrie possibili, ma è pur sempre più rapida.

Quindi, conviene porsi le domande seguenti:

Il pezzo o i pezzi desiderati possono essere sottoposti a lavorazione?

E di quante unità ho bisogno?

Se i pezzi da produrre sono centinaia o migliaia, la lavorazione CNC sarà probabilmente la soluzione migliore.

Diversamente, la stampa 3D di pezzi in rame sarà più indicata per la prototipazione o la realizzazione di pezzi personalizzati, aprendo a un nuovo mondo di possibilità.

Ci sono tuttavia alcune limitazioni di cui è bene essere a conoscenza.

Innanzitutto, il metallo è sottoposto a un notevole riscaldamento e raffreddamento durante il funzionamento del laser, generando un certo grado di sollecitazioni interne.

Le sollecitazioni possono a loro volta tradursi in movimenti minuscoli del pezzo e in una perdita di precisione. Pertanto, se il pezzo include dettagli che richiedono tolleranze inferiori a ± 0,1 mm, la lavorazione sarà un passaggio obbligato.

Naturalmente è sempre possibile sfruttare i vantaggi di entrambe le tecniche, ovvero produrre pezzi in rame complessi mediante DMLS e rifinire il prodotto ricorrendo a lavorazione CNC.

Inoltre, su superfici verticali o orizzontali, il processo di DMLS tende a produrre pezzi con superficie liscia, mentre altre superfici presenteranno un certo livello di irregolarità che corrispondono all’aggiunta dei diversi strati. Se il pezzo che si intende produrre necessita di finitura liscia sarà dunque necessario correggere le irregolarità mediante carteggiatura, sabbiatura o lavorazione. 

È importante tenere a mente queste considerazioni durante la fase di progettazione, segnalando al fornitore eventuali criticità del modello CAD alla richiesta del preventivo.

Vi consiglio anche di pensare alle strutture di supporto durante la progettazione di pezzi metallici destinata alla stampa 3D. La DMLS prevede l’impiego di supporti simili a impalcature che servono a mantenere in posizione il metallo semi-fuso. La rimozione dei supporti può avvenire tramite una fresa Dremel, anche se la lavorazione potrebbe essere il metodo prediletto in caso di fabbricazione di volumi significativi.

In conclusione sì, oggi è possibile progettare anche quei pezzi in rame che un tempo erano impensabili, anche se vi sono alcune limitazioni.

La lavorazione CNC continua a essere la strada più percorribile in alcuni casi, mentre in altri è possibile sfruttare i vantaggi di entrambe le tecnologie.

Stampa 3D e lavorazione CNC presentano alcune specificità di cui è importante essere consapevoli durante la fase di progettazione. La cosa migliore è consultare il proprio fornitore di fiducia. Trovate un fornitore in grado di offrire entrambi i servizi e che possa fornirvi un consiglio spassionato.

È tutto per questa settimana. Vi do appuntamento al prossimo episodio.

 

Con un ringraziamento speciale a Natalie Constable.

 

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