Case history Proto Labs: rapida, anzi rapidissima

Stefano Mosca, Technical Sales Manager di Proto Labs Italia
Stefano Mosca, Technical Sales Manager di Proto Labs Italia

Il successo crescente di Proto Labs non ha grossi segreti, se non l’aver puntato sin dall’inizio a offrire prototipi e piccole serie di prodotti in metallo e plastica in tempi estremamente rapidi. Il mercato ha risposto bene a questa iniziativa, perché per molte aziende è fondamentale ottenere un prototipo in tempi impensabili, anche un solo giorno. Proto Labs, fondata nel 1999 da Larry Lukis con l’obiettivo di ridurre drasticamente i tempi necessari per ottenere prototipi in plastica stampati a iniezione e trasformare lo stampaggio a iniezione della plastica in una possibilità reale anche per pezzi in quantità ridotte, ha raggiunto questo obiettivo grazie ai servizi Protomold e Firstcut, che sono confluiti nell’offerta complessiva dell’azienda. Proto Labs ha introdotto nella sua offerta, dall’inizio del 2016, anche la stampa 3D.

una ruota stampata in stereolitografia con il materiale Accura Xtreme
Una ruota stampata in stereolitografia con il materiale Accura Xtreme

Strutturati per le urgenze
“Con il nostro parco macchine – afferma Stefano Mosca, Technical Sales Manager di Proto Labs Italia – siamo in grado di soddisfare le esigenze di clienti che hanno bisogno dal singolo prototipo a 10000 e più pezzi, proponendo di volta in volta la tecnologia più conveniente sulla base di parametri che spaziano dai tempi al costo, passando dall’uso finale di un prodotto (prototipo estetico piuttosto che pezzo definitivo). Le lavorazioni meccaniche vengono effettuate su centri di lavoro a controllo numerico a tre assi per quanto riguarda la fresatura, mentre per la tornitura impieghiamo torni a controllo numerico dotati anche di testa fresante. I sistemi di stampa 3D invece sono stati scelti pensando alle più collaudate e affidabili tecnologie di manifattura additiva: stereolitografia e sinterizzazione laser selettiva di materiali plastici e metallici. Il tutto inglobato in una struttura concepita per far fronte alle urgenze.”.

una turbina in Nylon prodotta con sinterizzazione laser
Una turbina in Nylon prodotta
con sinterizzazione laser

La stampa 3D in Proto Labs
“Abbiamo iniziato a implementare la manifattura additiva in Europa l’anno scorso – spiega Mosca – introducendo nello stabilimento in Inghilterra le prime macchine stereolitografiche e mettendo a punto il processo con l’aiuto della nostra casa madre americana. Abbiamo poi acquisito lo scorso novembre parte delle attività della società di prototipazione rapida Alphaform AG, che ha insediamenti in Germania, Finlandia e Regno Unito. Oggi riusciamo quindi a proporre anche in Europa un’offerta completa di prototipi e prodotti in volumi ridotti realizzati mediante stereolitografia (SLA), sinterizzazione laser selettiva di polimeri (SLS) e sinterizzazione laser diretta di metalli (DMLS)”. Un buon mix di tecnologie, concepite per soddisfare le più svariate esigenze dei clienti, sia che abbiano bisogno di un prototipo solo estetico sia che vogliano un prototipo con caratteristiche meccaniche e fisiche comparabili con quello finale, e allora si ricorre alla sinterizzazione laser”.

un componente girante di una turbina realizzato mediante sinterizzazione laser diretta di metalli
Un componente girante di una turbina realizzato mediante sinterizzazione laser diretta di metalli

Stereolitografia
La stereolitografia è un processo di fabbricazione additiva che concentra un fascio laser ultravioletto sulla superficie di una resina liquida termoindurente, solidificando la parte colpita. I suoi punti di forza comprendono l’ampia gamma di materiali disponibili, l’estrema capacità di definizione del dettaglio e una finitura di superficie perfettamente levigata. Questa tecnica si addice alla realizzazione di pezzi molto piccoli e geometrie complesse nelle fasi preliminari della prototipazione. Il volume massimo di costruzione per i pezzi è pari a 736 x 635 x 533 mm. Le macchine di Proto Labs possono lavorare sia con risoluzione standard (spessore dei layer pari a 0,1 mm, con dimensione minima del dettaglio di 0,25 mm), sia in alta risoluzione (spessore dei layer pari a 0,05 mm, con dimensione minima del dettaglio di 0,1 mm). Generalmente è possibile ottenere tolleranze comprese tra ± 0,05 mm ± 0,1 mm, più un ulteriore 0,001 mm/mm. Tra i materiali disponibili Simil-ABS, Simil-polipropilene e Simil-policarbonato.

Proto Labs dispone delle più moderne tecnologie di stampa 3D, come la EOS int P760 per la SLS e le EOS M280 e M290 per la DMLS
Proto Labs dispone delle più moderne tecnologie di stampa 3D, come la EOS int P760 per la SLS e le EOS M280 e M290 per la DMLS

Sinterizzazione laser selettiva
Secondo dei tre processi disponibili presso Proto Labs, la sinterizzazione laser selettiva (SLS) mediante un raggio laser sinterizza polvere termoplastica depositata su un letto riscaldato. La SLS impiega una polvere di Nylon simile ai materiali termoplastici industriali, per cui le parti offrono una maggiore tenacità e sono realizzate con precisione, ma hanno una superficie ruvida e sono prive di dettagli accurati. È in grado di realizzare pezzi aventi geometrie estremamente complesse, ma anche prototipi caratterizzati da eccellente durabilità. Proto Labs è grado di realizzare sia prototipi molto piccoli, capaci di soddisfare requisiti rigorosi in termini di tolleranza dimensionale, sia grandi formati con livelli di dettaglio elevato. Le dimensioni massime dei pezzi realizzati in Nylon 12 sono 700 x 380 x 580 mm, con risoluzione pari a 0,1 mm e dimensioni minime del dettaglio di 0,76 mm. Generalmente, per i pezzi progettati bene le tolleranze previste sono comprese tra ± 0,25 mm o ±0,0015 mm/mm. Le stampanti usate sono Sinterstation Pro e sPro 60 di 3D Systems.

EOS M290Sinterizzazione laser diretta di metalli
La sinterizzazione laser diretta dei metalli (DMLS) utilizza un sistema laser che fonde una polvere metallica atomizzata, fondendo la parte che successivamente si solidifica. Dopo ciascuno strato, una lama aggiunge un nuovo strato di polvere e ripete il processo fino alla formazione delle parti metalliche finali. Può impiegare una varietà di leghe, che rendono i prototipi pezzi funzionali in metallo realizzati con lo stesso materiale dei componenti da produzione. Poiché i componenti del pezzo sono fabbricati strato per strato, è possibile realizzare dettagli e passaggi interni che non potrebbero altrimenti essere inseriti mediante fusione o altre tecniche di lavorazione con macchine. I processi produttivi di Proto Labs consentono di realizzare pezzi di piccole e grandi dimensioni, capaci di soddisfare stretti requisiti di tolleranza dimensionali. Le macchine possono produrre pezzi di dimensioni fino a 246 x 246 x 274 mm, con spessore dello strato 0,03 mm e dimensioni minime del dettaglio di 0,38 mm. È possibile ottenere tolleranze comprese tra ± 0,1 mm o ± 0,1%. La DMLS consente di ottenere prototipi realizzati alluminio, acciaio inossidabile e titanio. La finitura superficiale dei pezzi ottenuti è leggermente ruvida. A seconda del materiale e della risoluzione, i valori di rugosità variano da 200 a 400 µin Ra. Le superfici selezionate possono essere lavorate a macchina o lucidate a fondo su richiesta. La macchine usate sono i modelli Mlab cusing e M2 cusing.

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