La produzione additiva in metallo può essere un argomento complicato, soprattutto per coloro che sono nuovi nel settore. Ma l'AM in metallo è solo un modo per fabbricare una parte; ci sono dozzine di altri metodi "tradizionali" su cui si è fatto affidamento per secoli. Sebbene l'AM in metallo sia relativamente nuovo, presenta un mondo di opportunità per innumerevoli industrie che cercano di stampare parti con geometrie complesse e affermare un maggiore controllo sulle loro catene di approvvigionamento senza fare affidamento su reti complesse di macchinisti esperti.
In prima parte di questa guida introduttiva alla metal AM, abbiamo discusso della produzione additiva da un livello elevato, evidenziando i passaggi dalla progettazione alla post-elaborazione necessari per creare una parte finita. In questa seconda puntata, esamineremo alcune forme tradizionali di produzione e discuteremo in che modo l'AM in metallo differisce e cosa lo rende unico.
Fusione e forgiatura
La fusione è una delle più antiche forme conosciute di metallurgia, con radici nell'antica Mesopotamia. Esistono molteplici forme di colata: pressofusione, colata in gesso, colata in sabbia e altro ancora, ma il processo è fondamentalmente simile per tutte: il metallo fuso viene versato in uno stampo dove si raffredda e si indurisce. La parte viene quindi estratta e post-lavorata, che lascia la parte finita per il suo utilizzo finale.
Ci sono diversi vantaggi della fusione: il processo può essere meno costoso perché si basa su macchinari di tecnologia inferiore, le parti sono robuste con un'elevata resistenza alla compressione e possono essere realizzate con una moltitudine di materiali, il processo può essere utilizzato per produrre oggetti di grandi dimensioni e Di più. Poiché l'automazione e il software di progettazione ad alta tecnologia hanno trasformato molti aspetti del settore manifatturiero, le fusioni possono gestire progetti più complessi rispetto a decenni fa.
Nonostante tutti i suoi attributi positivi, tuttavia, il casting ha anche dei punti deboli. Il processo non consente parti di precisione, in particolare quando si tratta di strutture interne complesse. Inoltre, ci sono lunghi tempi di consegna per le parti perché richiedono ingegneri progettisti e macchinisti specializzati; e ogni nuova iterazione del progetto richiede la realizzazione di calchi separati, il che rende il processo particolarmente lungo per lo sviluppo di nuove parti.
Brasatura e Saldatura
Come la fusione e la forgiatura, la brasatura e la saldatura sono due delle forme più consolidate di produzione di parti. E proprio come la fusione, ci sono molte forme di brasatura e saldatura con un processo generale che le unifica: il metallo con un punto di fusione inferiore viene riscaldato allo stato liquido e utilizzato per unire due o più pezzi di metallo più duri. La brasatura differisce dalla saldatura in quanto è un processo automatizzato; le parti possono essere prodotte in serie in un forno riscaldando il metallo d'apporto e flowing attraverso giunti per legare i metalli. La saldatura può essere automatizzata utilizzando la robotica, ma tale processo tende ad essere molto più costoso e in genere viene eseguito manualmente da saldatori esperti.
Sia la brasatura che la saldatura hanno i loro vantaggi. Per la brasatura, a causa della sua dipendenza dall'automazione, viene spesso scelta per le parti prodotte in serie. La saldatura, soprattutto se eseguita da un saldatore esperto, viene spesso scelta per la sua capacità di creare parti complesse e piccole che non sono affidabili per la produzione di massa. Entrambi i processi vengono scelti anche perché più materiali possono essere fusi insieme utilizzando metalli d'apporto.
La brasatura, proprio come la fusione, può essere inaffidabile quando si producono geometrie di parti complesse, tuttavia, e con la dipendenza della saldatura da artigiani qualificati (in un settore che sta vivendo una carenza di manodopera), i tempi di consegna delle parti possono essere irrealistici per le aziende che necessitano rapidamente di parti speciali e non può permettersi mesi di ritardo.
Lavorazione CNC
La lavorazione a controllo numerico computerizzato (CNC) utilizza un software per computer pre-programmato per far funzionare macchine di fabbrica come torni, frese e molatrici per produrre una parte. La lavorazione CNC è un processo sottrattivo, il che significa che inizia con pezzi di metallo più grandi che vengono manipolati all'interno del processo CNC per creare la parte finita.
La lavorazione CNC è apprezzata per la sua precisione; poiché l'intero processo è automatizzato e controllato da complessi programmi per computer e macchine appositamente calibrate, le parti risultanti tendono ad essere di alta qualità, con angoli esatti e uniformità. L'affidabilità del processo e il coinvolgimento della manodopera relativamente basso lo rendono ideale anche per la produzione in serie di parti di precisione.
Con le capacità di precisione della lavorazione CNC, tuttavia, si ottengono costi più elevati. Anche se il processo non richiede un significativo coinvolgimento di manodopera specializzata, le macchine CNC sono costose. Il prezzo delle parti può anche aumentare in base alla complessità. La produzione di parti con angoli inferiori o pareti sottili può rappresentare una sfida per la lavorazione CNC e, con l'aumentare del livello di difficoltà, aumentano anche il prezzo e l'affidabilità delle parti.
Dove la produzione additiva eccelle
Apparentemente, la produzione avanzata di additivi metallici prende molti dei punti di forza della saldatura e della lavorazione CNC e li reinventa in qualcosa di nuovo e diverso. A differenza della lavorazione CNC, l'AM in metallo è un processo additivo piuttosto che sottrattivo. La fusione del letto di polvere laser (LPBF), utilizzata da Velo3D, inizia con il metallo in polvere che viene riscaldato fino al suo punto di fusione utilizzando laser calibrati con precisione (come la saldatura), che lega ogni strato allo strato sottostante. Strato dopo strato, la parte viene costruita da zero, elaborando specifiche precise programmate in un software avanzato (come la lavorazione CNC).
Poiché l'AM in metallo avanzato è automatizzata, crea parti di precisione senza la variazione anche di processi qualificati come fusione, forgiatura, brasatura e saldatura. Velo3D ha anche aperto la strada a Processo di stampa SupportFree™, che consente alla soluzione end-to-end di Velo3D di produrre parti con strutture interne complesse, pareti sottili e angoli ridotti con strutture di supporto minime o assenti. Ciò a sua volta riduce la necessità di complicate post-elaborazioni endemiche dei processi di produzione convenzionali.
Un altro punto di svolta con Velo3D è l'integrazione di software e hardware. Poiché i file di progettazione Velo3D sono unici per le macchine Velo3D, qualsiasi parte può essere stampata su qualsiasi macchina, il che offre un livello di controllo impossibile con altri processi di produzione. Questa integrazione aiuta le aziende a produrre parti su richiesta, il che risolve molte delle complicazioni che affliggono i processi di produzione tradizionali all'interno della catena di fornitura. I tempi di consegna risultanti per le parti prodotte attraverso il processo end-to-end di Velo3D sono settimane anziché mesi.
Sebbene le capacità dell'avanzata AM in metallo consentano parti complesse in una frazione del tempo, ci sono alcune considerazioni da capire quando si determina quale processo di produzione è giusto per te.
Ad esempio, è ancora meglio lasciare la produzione in serie di parti meno complesse a processi più generalizzati come la lavorazione CNC. Tuttavia, per le industrie di tutto lo spettro con il desiderio di innovare e che necessitano di parti specializzate costanti, di alta qualità senza mesi di lead time, la soluzione AM in metallo avanzata end-to-end di Velo3D è la soluzione ideale.
Nella terza parte di questa serie, esamineremo più in profondità i dettagli del processo avanzato di stampa additiva in metallo.
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