La postelaborazione acquista importanza quanto il numero di parti in 3D

Una post-elaborazione efficiente delle parti stampate in 3D assume sempre più importanza con l’aumento dei volumi di produzione. Immagine: ProtoCAM

Ammettiamolo: le parti che escono dalla maggior parte delle stampanti 3D sono... un po' brutte. Ci sono supporti da rimuovere, polvere e resina da rimuovere e superfici e caratteristiche critiche da lavorare. Senza queste operazioni secondarie le parti stampate hanno poco valore.

Come ti dirà qualsiasi progettista di componenti, la complessità può essere gratuita con la produzione additiva (AM), ma la postelaborazione necessaria per rendere la sua ultima idea funzionale ed esteticamente gradevole ha un costo significativo.

“Due terzi della nostra struttura sono dedicati a tecnici e apparecchiature di postelaborazione, solo un terzo è destinato alla stampa vera e propria”, ha affermato Ed Graham, vicepresidente della produzione additiva presso ProtoCAM, un ufficio di servizi ad Allentown, Pennsylvania. , la durata media del mandato è di 15 anni. Siamo molto fortunati in questo senso, perché non c'è nessun posto dove andare se hai bisogno di persone con queste competenze. Per me, la stampa è la parte più semplice della produzione additiva. È la postelaborazione che è difficile.

Una dura fila da zappare

Ma cosa rende la postelaborazione così difficile e perché è addirittura necessaria? Dato che le stampanti laser costano più della maggior parte delle macchine utensili CNC, e spesso molto di più, si potrebbe pensare che potrebbero fornire parti pronte per il debutto senza la necessità di pulizia, sabbiatura, raschiatura e levigatura da parte dell'uomo.

Per rispondere a queste domande, è necessario comprendere il processo di stampa 3D. L'AM funziona come suggerisce il nome, aggiungendo gradualmente materiale a un pezzo, solitamente uno strato sottilissimo alla volta. E proprio come un edificio per uffici può aver bisogno di rinforzi per mantenere stabili le pareti e i pavimenti durante la costruzione, così anche molti processi additivi richiedono supporti sotto forma di strutture reticolari per evitare che il pezzo in crescita si pieghi o si deformi durante la sua produzione. Questi supporti devono essere rimossi dopo la costruzione.

Il processo di costruzione strato per strato crea anche un effetto a gradino su tutte le superfici delle parti non orizzontali. Questi strati richiedono in genere un certo livello di levigatura una volta che la parte ha lasciato la camera e le superfici funzionali potrebbero richiedere una lavorazione secondaria. I fori, ad esempio, spesso richiedono alesatura o alesatura; le parti filettate devono essere maschiate o fresate; e, a seconda delle dimensioni del pezzo, della sua geometria e del tipo di processo additivo utilizzato, le caratteristiche con specifiche dimensionali inferiori a ±0,005 pollici circa dovranno essere rifinite su un centro di lavoro CNC, tornio, elettroerosione o rettificatrice.

C'è anche la materia prima da considerare. Le parti estratte da una stampante 3D a letto di polvere assomigliano a una torta mal cotta, con grumi di metallo o plastica incastrati nelle tasche e nelle fessure, mentre quelli che emergono dalla vasca di una stampante a base di resina sono spesso un pasticcio appiccicoso. Anche in questo caso, tutta questa polvere o resina in eccesso deve essere rimossa dal pezzo appena nato e il materiale rimanente recuperato per un uso successivo.

Le parti metalliche stampate, una delle ragioni principali della crescita significativa dell'AM negli ultimi anni, devono essere tagliate via dalla piastra di costruzione e quindi trattate termicamente per rimuovere le tensioni interne generate durante il processo di stampa. Una volta completati i processi secondari appena descritti, le parti vengono spesso verniciate, anodizzate o placcate, proprio come con i componenti fabbricati per sottrazione.

Allo stesso modo, le parti in polimero possono essere verniciate o placcate, ma spesso vengono tinte con un processo che ricorda la colorazione delle uova di Pasqua.

Una parte in resina prima e dopo la postelaborazione.

Il bisogno di velocità

Fortunatamente, le industrie di lavorazione e fabbricazione postelaborano da secoli le parti prodotte e praticamente tutti i metodi tradizionali utilizzati a questo scopo sono ugualmente efficaci sui componenti stampati in 3D. Ma mentre l’AM passa da quella che per lungo tempo era una tecnologia esclusivamente prototipale a un processo di produzione di parti di uso finale tradizionale, la sfida è ridimensionare e automatizzare questi processi per supportare la produzione di massa additiva.