Il rapid manufacturing e la Selective Laser Melting
La produzione in serie degli oggetti, la lavorazione di diversi materiali fino al telaio di una mountain bike
renishaw.jp
In questo articolo vedremo una tecnologia appartenente al mondo della stampa 3D che può essere impiegata per la produzione di “oggetti utilizzabili” e non solo di prototipi, la Selective Laser Melting.
Infatti, uno dei principali problemi del rapid manufacturing risiede nel tipo di materiali lavorabili, cioè nel fatto che si tratta principalmente di varietà di plastiche. Questa tecnica però ha la caratteristica di trattare una vasta varietà di metalli tra cui possiamo citare acciaio, titanio, inconel (un metallo in grado di resistere ad elevate temperature) e alluminio. In questo modo è possibile produrre non solo il prototipo (obiettivo tipico di una tecnologia di 3D printing nell’industria) ma è possibile avviare una vera e propria produzione dell’oggetto finale. Ovviamente s’intende piccoli oggetti prodotti in piccole serie, date le dimensioni del volume di lavoro delle macchine (meno di un metro quadrato).
L’oggetto desiderato è ottenuto proiettando selettivamente un raggio laser su una polvere metallica che in questo modo è fusa. Il processo prevede una serie di problemi che sono tipici delle tecniche di saldatura già note al mondo dell’industria e risolvibili, quindi, allo stesso modo. La camera di lavoro, infatti, è riscaldata per avere un raffreddamento più dolce – l’obiettivo è di evitare distorsioni nel materiale– ed in essa è presente anche gas inerte per evitare il fenomeno dell’ossidazione. Il selective laser melting prevede alcune fasi principali:
1) Elaborazione del file CAD che è passato alla macchina SLA;
2) Preparazione della macchina alla lavorazione;
3) Fabbricazione strato dopo strato dell’oggetto. Per ogni sezione la macchina costruirà l’oggetto, non è necessario fare gli elementi che lo sosterranno poiché tale compito spetta alla polvere metallica presente nella camera di lavoro. Il passaggio dallo strato corrente allo strato successivo avviene grazie ad una pedana mobile in senso verticale.
4) Estrazione dell’oggetto dalla camera di lavoro.
Un’applicazione fatta grazie a questa tecnica è il telaio di mountain bike in titanio (visualizzabile nell’immagine dell’articolo) progettato da Empire cycles Ltd – titanio invece che fibra di carbonio perché permette di avere leggerezza è robustezza contemporaneamente – e realizzato con una macchina Renishaw.
In questo modo si è avuta anche la possibilità di utilizzare un software che ottimizzasse topologicamente la struttura del telaio (cioè collocare materiale dove ce ne bisogno senza correre il rischio di risentirne in resistenza).
A cura di Salvatore Orlando, Dott. in Ingegneria Gestionale.
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