Rapid tooling: realizzare con l’Additive Manufacturing strumenti d’ausilio alla produzione in plastica e metallo

I vantaggi offerti dalle tecnologie di Additive Manufacturing possono essere sfruttati per produrre strumenti d’ausilio alla produzione. Elementi come staffe di supporto, maschere di foratura, elementi distanziali possono essere realizzati in additivo, utilizzando materiale plastico o metallico, semplificando e agevolando nel quotidiano la produzione in serie.

I vantaggi del Rapid Tooling

Il modo più semplice per iniziare ad apprezzare i vantaggi dell’Additive Manufacturing è quello di utilizzare la tecnologia per realizzare strumenti d’ausilio alla produzione: il Rapid Tooling può infatti essere considerato un avvicinamento morbido alle tecnologie additive poiché va a rendere più efficienti, in termini di tempi e costi, una serie di attività ed attrezzature di contorno che, per loro stessa natura, non vanno a modificare la complessa filiera produttiva di un prodotto industriale realizzato in serie.

Il Rapid Tooling utilizza le tecnologie di Additive Manufacturing per fabbricare utensili volti all’efficientamento ed offre vantaggi come:

  • riduzione del tempo di produzione del tool
  • riduzione dei costi
  • miglioramenti funzionali
  • possibilità di personalizzazione.
Staffa di posizionamento e supporto per linea realizzati in Additive Manufacturing - Rapid Tooling

Produrre uno strumento d’ausilio in additivo elimina i tempi morti e concentra i processi in tempo macchina permettendo di massimizzarne il beneficio grazie anche all’uso di impianti per la stampa 3D di classe industriale.

Spesso i costi vengono considerati un punto debole dell’additive manufacturing industriale. Tuttavia, è necessario prendere in considerazione diversi fattori che rendono conveniente la produzione in additivo come, ad esempio, la riduzione della quantità di scarti, l’uso più efficiente del materiale, e la possibilità di produrre il tool in modo rapido e senza dover ricorrere alla realizzazione di stampi, che risultano molto onerosi soprattutto quando i lotti produttivi sono piccoli.

L’Additive Manufacturing industriale trova però massima espressione nei miglioramenti funzionali e nelle possibilità di personalizzazione estrema.
La possibilità, ad esempio, di creare strutture alleggerite, ma che conservino le proprietà meccaniche e di resistenza, può portare vantaggi sulle linee di produzione; allo stesso tempo, le molteplici possibilità di personalizzazione permettono di risolvere problemi specifici come quelli relativi alle tolleranze sulle forniture di materie prime.

Semplificare la stampa serigrafica grazie all’Additive Manufacturing con materiale plastico

Lavorare una materia prima che viene fornita con tolleranze molto ampie rende più complessa la produzione in serie, come può accadere per esempio quando sia necessario utilizzare contenitori in vetro. È il caso di una linea per la verniciatura ed essicazione di boccette per i profumi la cui dimensione risulta leggermente differente in base al lotto di materia prima utilizzato.

Dal punto di vista del prodotto finito una differenza di pochi millimetri non crea difformità di percezione del contenitore dell’essenza, il problema sorge però nella fase di verniciatura ed essicazione per la quale si utilizza un attrezzo che orienta la boccetta in un modo specifico.

Per ovviare al problema erano stati quindi prodotti degli stampi appositi e si procedeva ogni volta ad una produzione consistente così da abbattere i costi del singolo attrezzo per il sostegno. Questa modalità implicava però non solo costi per la produzione dello stampo, ma anche costi di magazzino per la conservazione delle eccedenze di produzione e una minore possibilità di scelta per quanto riguarda la materia prima.

Supporto linea serigrafica realizzato in Additive Manufacturing - Rapid Tooling

Il Rapid Tooling tramite Additive Manufacturing industriale ha permesso di risolvere o mitigare i problemi di sopra potendo contare sulla personalizzazione estrema del supporto e sul vantaggio economico di realizzare solo i pezzi strettamente necessari alla produzione.
In questo modo il costo è diventato imputabile direttamente al lotto produttivo senza rischiosi calcoli relativi all’ammortamento dello stampo o agli spazi necessari per lo stoccaggio degli attrezzi in eventuale attesa di utilizzo.

Ottimizzare le lavorazioni CNC grazie all’Additive Manufacturing con materiale metallico

Per realizzare una lavorazione ottimale con una macchina CNC è necessario un afferraggio affidabile, efficace ed adeguato alla conformazione del pezzo in lavorazione. Tuttavia, alcuni pezzi sono privi di zone che possano essere afferrate saldamente dal sistema di fissaggio della macchina utensile e si rende necessario un apposito attrezzaggio.

Un caso su cui abbiamo lavorato riguardava la lavorazione meccanica di un condotto con flange. Con il Rapid Tooling abbiamo dunque realizzato un afferraggio appositamente conformato per trattenere saldamente il condotto durante la lavorazione meccanica alla macchina utensile.

Attrezzaggio per macchina utensile realizzato in Additive Manufacturing - Rapid Tooling

In questo caso, per ottenere una maggiore rigidità, e dunque una maggiore qualità della lavorazione meccanica, è stato scelto un materiale metallico che aveva l’ulteriore vantaggio di una minore usura e una maggiore durata rispetto ad un materiale polimerico e si adattava dunque meglio al caso specifico che prevedeva l’utilizzo su un numero ampio di pezzi. Un ulteriore vantaggio del produrre l’afferraggio con la tecnologia additiva in metallo è stato poi la riduzione dei tempi di realizzazione: in meno di 24 ore il tool era completo e pronto all’uso.

La riduzione del tempo di realizzazione è dovuta al fatto che partendo dal CAD dell'oggetto da lavorare meccanicamente è possibile costruire il suo "negativo" per poi esportarlo e stamparlo direttamente in 3D. Una ulteriore riduzione dei tempi di produzione si ha poi generando direttamente in stampa la struttura cava all'interno dell'afferraggio e i fori e le sedi per le viti di serraggio, ottimizzate per la macchina utensile che si intende utilizzare. La destinazione d’uso del pezzo non richiedeva poi una rifinitura particolare, riducendo ulteriormente i tempi.



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