marzo 13, 2023
I diversi processi di prototipazioneEsistono diversi processi di prototipazione, che è utile confrontare per capire come scegliere quello giusto in base alle specifiche esigenze.
Tali processi sono:
· Stereolitografia (SL).
Questa tecnica è stata la prima di prototipazione rapida.
Essa consiste in un processo produttivo additivo: tramite un laser computerizzato viene polimerizzato il prodotto, che si trova in una vasca contenente resina sensibile alle radiazioni UV.
Il prodotto viene costruito sezione dopo sezione sulla superficie della resina liquida.
Ogni nuovo strato polimerizzato viene fatto aderire a quello sottostante, fino al completamento del particolare.
Pro e contro: questa tecnica consente la creazione di pezzi dalla geometria complessa e con costi molto competitivi, tuttavia i prototipi tendono ad essere più delicati e fragili.
· Sinterizzazione laser selettiva (SLS).
Questa tecnica prevede l’uso del laser, impiegato per fondere il materiale in polvere strato dopo strato, dal basso verso l’alto.
Pro e contro: il processo di SLS consente una maggior durata rispetto alla tecnica precedente, tuttavia la finitura dei pezzi non è soddisfacente, risultando spesso granulosa o sabbiosa.
· Sinterizzazione laser diretta dei metalli (DLMS).
La DLMS è un processo additivo per la creazione di prototipi in metallo.
Sulla finissima polvere metallica, con il laser viene disegnata sezione dopo sezione.
L’azione del raggio laser fa sì che la polvere venga a solidificarsi e la macchina procede depositando un nuovo strato di polvere.
Questo processo si sussegue fino alla realizzazione del pezzo complessivo.
Pro e contro: tale tecnica consente di creare pezzi metallici con alta funzionalità e con geometrie molto complesse, tuttavia è possibile che la superficie esterna presenti una discreta ruvidità.
Ulteriore contro è il costo, maggiore rispetto ai processi di prototipazione precedenti.
· Modellazione a deposizione fusa (FDM).
Questa tecnica prevede l’uso di una testina di stampa computerizzata, tramite cui i pezzi vengono realizzati dal basso verso l’alto.
La macchina fonde un filamento di resina estrusa che viene poi depositata sullo strato precedente.
Si procede in tal modo di sezione in sezione, fino al completamento del pezzo.
Pro e contro: il processo FDM consente la realizzazione di componenti con buona resistenza, tuttavia la loro superficie esterna non è ottimale: possono esservi effetti di scalinatura o sgranatura.
Un altro svantaggio consiste nella difficoltà di raggiungere tolleranze strette.
· BJET.
Tale processo di prototipazione è additivo e impiega delle testine che, muovendosi su un letto di polvere, rilasciano piccole gocce di liquido nelle zone scelte.
Queste goccioline servono a solidificare le aree interessate.
Procedendo in tal modo fino al completamento del pezzo si giunge al termine del ciclo, quando il componente viene estratto dalla camera di processo e la polvere viene rimossa.
Pro e contro: la tecnica BJET ha il vantaggio di essere tra le meno costose e tra le più veloci, tuttavia non è idonea a molti materiali e non consente un’adeguata resistenza.
· PolyJet (PJET).
Questo processo fa uso di testine a getto d’inchiostro per depositare materiali che polimerizzano con luce UV.
Tali materiali vengono depositati in strati sottilissimi, subito polimerizzati con luce UV e disposti uno sopra l’altro.
Pro e contro: tale tecnica additiva consente di ottenere una buona finitura superficiale ed è idonea alla realizzazione di geometrie complesse, ma al contempo i pezzi realizzati presentano scarsa resistenza.
· Stampaggio a iniezione.
Tale processo di prototipazione avviene iniettando resine termoplastiche in uno stampo.
Il metodo è lo stesso dello stampaggio a iniezione per la produzione, ma è più rapido grazie alla tecnologia usata per produrre lo stampo, spesso in alluminio (mentre nello stampaggio a iniezione per la produzione è generalmente in acciaio).
Pro e contro: i principali vantaggi risiedono nell’ampia scelta delle resine termoplastiche e nella buona finitura superficiale, ma i costi iniziali sono elevati a causa dell’utensileria.
· Lavorazione meccanica a controllo numerico (CNC).
Tale tecnica di prototipazione prevede il fissaggio di un blocco di materiale metallico o plastico sulla fresatrice CNC, che provvede poi alla sua lavorazione.
Pro e contro: questo processo consente di ottenere molti vantaggi.
Innanzitutto la resistenza e la finitura superficiale sono decisamente migliori rispetto a qualsiasi altra tecnica.
Inoltre l’ampia scelta di materiali consente la realizzazione di pezzi con tutte le proprietà del materiale prescelto, come resistenza alla trazione, resistenza agli urti, temperature di inflessione per calore, resistenza chimica.
I pezzi lavorati di macchina hanno una piena resistenza meccanica in quanto utilizzano dei veri polimeri tecnici e metalli.
Le buone tolleranze rendono i pezzi indicati per test funzionali e di montaggio, pezzi che sono realizzabili in tempi minori.
Questi risultati della lavorazione CNC richiedono però costi maggiori.
Prototipazione: come scegliere
Basandosi sul confronto tra i vari processi di prototipazione, e soprattutto sui loro pro e contro, è più agevole comprendere come scegliere.
Ciò è fondamentale in quanto una strategia di prototipazione ragionata aumenta le possibilità di immettere il prodotto sul mercato nei tempi desiderati, agevolando la sua approvazione, l’affidabilità del funzionamento e la redditività.
Scegliere il giusto processo significa ottenere un prototipo con dimensioni, finitura, colore, forma, resistenza, durabilità e caratteristiche materiali identiche a quelle del prodotto finale desiderato.
I 3 fattori fondamentali da tenere in considerazione sono:
1. Funzionalità.
Il prototipo è funzionale se rispetta fedelmente le caratteristiche del prodotto finale.
Bisogna quindi considerare aspetti come: le proprietà del materiale, la precisione dimensionale e la finitura superficiale.
2. Realizzabilità.
Chiaramente il progetto dev’essere realizzabile e questa valutazione dev’essere fatta a monte.
Vi sono infatti processi di prototipazione che non danno informazioni sulla realizzabilità finale del progetto, come la stereolitografia, la sinterizzazione laser selettiva, la modellazione a deposizione fusa, la BJET e la PolyJet.
3. Fattibilità produttiva.
Il prototipo è funzionale proprio a testare la fattibilità produttiva, per poi superare le sfide del mercato e i test a norma di legge.
Per questo motivo tale fattore risulta fondamentale e richiede la realizzazione di un prototipo idoneo.
La considerazione di questi elementi si deve abbinare alla comprensione delle specifiche esigenze: costi da sostenere, tempistiche disponibili, risultati desiderati.
Officine Meccaniche Marcucci è specializzata nella prototipazione basata su tecnologie CNC che, come visto, sono quelle che consentono di ottenere i maggiori vantaggi.
Siamo sempre a disposizione per fornire informazioni aggiuntive o un preventivo gratuito e su misura!
