Stampanti 3D di grande formato — Volumi di costruzione fino a 4.000 mm

Una stampante 3D di grande formato è un sistema industriale di produzione additiva con un volume di stampa notevolmente superiore rispetto alle stampanti da tavolo o di medie dimensioni — in genere pari o superiore a 1 metro in almeno una dimensione. Queste macchine sono progettate appositamente per la produzione in un unico processo di parti pronte all’uso in scala reale, stampi da fonderia e modelli, eliminando la necessità di segmentare e assemblare stampe più piccole.

Per 3DPTEK, “grande formato” significa volumi di stampa fino a 4 metri come standard, con configurazioni personalizzate che arrivano a 6, 8 e 10 metri. I nostri sistemi si basano su tre tecnologie principali: il Binder Jetting per sabbie e polveri metalliche, la Sinterizzazione Selettiva Laser (SLS) per sabbie rivestite e cera, e la Fusione Selettiva Laser (SLM) per parti metalliche dense. In questo modo, potrete contare su un unico partner per ogni esigenza di produzione additiva su larga scala.

Che si tratti di realizzare l’elica di una nave, di stampare uno stampo in sabbia a grandezza naturale per l’alloggiamento di una turbina o di produrre un prototipo metallico funzionante delle dimensioni di un blocco motore, la stampa 3D di grande formato riduce da settimane a pochi giorni i tempi di produzione tradizionali.

In pratica, il concetto di "grande formato" è una soglia variabile. Una macchina con un’area di stampa di 500 mm è grande secondo gli standard del settore dei polimeri e piccola secondo quelli della fonderia. Per gli stampi in sabbia e i componenti metallici industriali, le definizioni rilevanti sono: 1 m sull’asse maggiore corrisponde alla produzione di base; 2–3 m coprono la maggior parte degli stampi da fonderia e dei corpi pompa; 4 m consentono di lavorare eliche navali, alloggiamenti di turbine e blocchi motore; mentre 6–10 m corrispondono a lavori su misura incentrati su un’unica famiglia di pezzi. La soglia che determina se una stampante di grande formato sia lo strumento giusto raramente dipende dalla macchina in sé, ma dal fatto che il pezzo non possa effettivamente essere realizzato in più parti.

Perché un unico pezzo è migliore di quattro pezzi saldati

Un pezzo che non si adatta viene solitamente realizzato in sezioni e poi assemblato. È proprio in quel punto di giunzione che un progetto perde silenziosamente il proprio margine. Ogni saldatura aggiunge una zona termicamente alterata, una fase di distorsione, un controllo non distruttivo e un ciclo di rilavorazione. Un assemblaggio in quattro sezioni richiede tre saldature, tre ispezioni e un margine di lavorazione sufficiente per ristabilire il piano di riferimento dopo ciascuna di esse. La stampa del pezzo a grandezza naturale elimina tutte e tre queste fasi e, con esse, le ore di ispezione e il rischio di un rifiuto tardivo su un giunto che non può essere rilavorato.

Lo stesso ragionamento vale per gli stampi. Uno stampo in sabbia di grandi dimensioni che deve essere suddiviso in sezioni richiede elementi di allineamento, sigillatura dei giunti e un’operazione di chiusura, e ogni giunto rappresenta un potenziale punto di fuoriuscita. Uno stampo stampato in un unico pezzo non presenta giunti da sigillare: ecco perché uno stampo monoblocco è solitamente il primo requisito richiesto da una fonderia, prima ancora della velocità di costruzione o della finitura superficiale.

Tre aspetti che cambiano quando la macchina diventa più grande

La scala modifica la progettazione ingegneristica, non solo la struttura. Innanzitutto, le sollecitazioni termiche e residue aumentano con le dimensioni della sezione: uno stampo stampato di grandi dimensioni o un componente metallico devono essere progettati in modo da poter essere polimerizzati, sinterizzati o sottoposti a trattamento di distensione senza deformarsi, e ciò limita lo spessore delle pareti e il posizionamento delle nervature molto più di quanto non avvenga su un componente di piccole dimensioni. In secondo luogo, la post-lavorazione e la movimentazione diventano una questione logistica: uno stampo che pesa 1,3 t richiede punti di sollevamento, una gru e una pavimentazione con una portata adeguata, mentre un componente metallico di quelle dimensioni necessita di una macchina sufficientemente grande per la sua finitura. In terzo luogo, l’edificio stesso diventa parte integrante delle specifiche: la J2500, ad esempio, richiede uno spazio a pavimento di 11.400 × 8.900 × 3.900 mm e un’altezza libera corrispondente.

Quando il grande formato è la scelta sbagliata

Il grande formato costa di più per singolo pezzo quando le dimensioni sono ridotte, e non è la soluzione giusta in ogni caso. Se il pezzo rientra in un’area di costruzione di 300 mm, una macchina di medie dimensioni sarà più veloce, più economica e più facile da mantenere entro le tolleranze. Se il requisito è la precisione dimensionale su una geometria semplice, la lavorazione dal pieno o da un pezzo fuso convenzionale garantirà solitamente tolleranze più strette a un costo inferiore. E se la scadenza è di pochi giorni anziché di settimane, una macchina più piccola con un'area di costruzione più ridotta e un percorso di post-elaborazione più semplice sarà preferibile a una di grandi dimensioni. Il grande formato vince su un unico asse: un pezzo che non può essere realizzato in nessun altro modo — e quell’asse è solitamente decisivo.