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Chi usa la stampa 3D e come la usa: i 5 errori più diffusi

Quando la tecnologia incontra la creatività
Pubblicato da in Tutto sul 3D · 24 Gennaio 2018
Secondo alcuni esperti , solo il 13%  degli utilizzatori della stampa 3D sono hobbisty, il 14% del mercato è coperto dall’industria ( in realtà pochi marchi molto diversi tra loro che stanno facendo grandi investimenti), e il 73% è coperto da professionisti.
 
Un dato:
Nei prossimi 3 anni avremo più del 10% dei prodotti su scala mondiale che saranno fabbricati con la stampa 3D.

Molte aziende o professionisti sono interessati a queste nuove tecnologie, si entusiasmano di fronte alle potenzialità e alle libertà che permettono.
Si sà che il 72% delle aziende che usa già questa tecnologia non sa come massimizzare al meglio il suo investimento e ne riesce a sfruttare solo per un 60% delle sue reali capacità. Perché?
Perché manca di conoscenza: conoscenza sulle tecnologie e sui vantaggi che queste offrono.
Si parla di stampa 3D ma dietro questo nome c’è un mondo di tecnologie diverse: le tecnologie additive.
Cerchiamo di vedere quali sono i 5 errori più diffusi e domandiamoci come non cadere in queste trappole.

Il primo errore più diffuso è quello di comprare e utilizzare una tecnologia o un tipo di stampante 3D non adatta a quello che si vorrebbe fare.
Ad esempio, se io sono il responsabile dell’ufficio marketing e desidero fare dei prototipi estetici del mio prodotto per farlo vedere ai clienti non posso mettermi in casa una macchina a FDM a bassa risoluzione.
Certo potrò avere i filamenti colorati e anche al gusto birra ma i miei oggetti saranno monocolore (o bi-colore se ho un doppio estrusore) e con una definizione superficiale bassa e non dettagliati. Ma questa non è la sola stampa 3D esistente anche se è quella che utilizzano l’88% degli utilizzatori.
Esistono almeno 7 grandi famiglie di stampa 3D e alcune di queste possono restituire un’ottima definizione superficiale come la SLA o le tecnologie a getto di inchiostro.
Così quando un cliente per esempio che produce ancore chiede di creare delle riproduzioni in scala dei suoi prodotti, la scelta andrò sulla resina trasparente stampata in SLA (con due snodi mobili funzionanti). Le domande che quindi bisogna farsi prima di comprare una stampante 3D sono:
“Qual’è il risultato che voglio ottenere? A cosa mi serve?”

Utilizzare dei materiali non idonei.
Se si chiede e si desiderano due pezzi di ricambio per macchine fuori produzione, dove un pezzo è la ruota dentata che muove il sedile di una vecchia Ferrari. Il secondo pezzo è la bocchetta dell’aria di una vecchia Fiat.
Teniamo conto del fatto è che questi due pezzi hanno due caratteristiche che bisogna tenere presente: devono avere una buona resistenza meccanica e devono resistere al calore (pensiamo alla temperatura che raggiunge una macchina posteggiata sotto il sole). Quindi non si può stamparli alla stessa maniera delle ancore, ma si utilizza un ABS stampato in FDM.
In presenza di pezzi limitati si esclude la Sinterizzazione laser a letto di polvere che invece si può utilizzare per la produzione di griglie e cerniere per un acquario per rane velenose del Madagargar.
La domanda che ci si deve porre è : “Quali sono i requisiti che devono avere i miei pezzi?”
 
Chi progetta e/o chi realizza non è informato del cambio di tecnologia. E quindi ci si trova a voler stampare in 3D cose che sono state progettate per la fusione o le macchine a controllo numerico.
E questo non va bene, tutto deve essere riprogettato per il nuovo sistema produttivo. Come per esempio il prototipo di endoscopio, la stampa 3D in questo caso è vincente sia per il ristretto numero di parti (prototipo, piccola serie di 15 pezzi, media serie da 800 pezzi) sia per i canali di insuflazione della CO2 che sono resi possibili dalla nuova tecnologia (difficilmente stampabili in maniera tradizionale).

Altra cosa da tenere presente, è:
“Quali sono i requisti chiesti dal cliente? é più facile riprogettarlo o assemblarlo? Quanto risparmio di magazzino? O di trasporto?”
 
Non viene concesso tempo, risorse e spazio alla nuova tecnologia. Uno dei luoghi comuni più frequenti è che la stampante 3D viene presa e messa su una scrivania
Le domande quindi sono: “Quanto voglio investire o quanto mi conviene esternalizzare?
Quanto tempo risparmio facendolo in 3D?
Quanto mi costa formare e impegnare una o più persone a fare questo? ”
 
Non viene contemplata la post lavorazione. E questo crea degli oggetti non finiti, grezzi. Tutte le stampanti utilizzano materiali (dalle resine alle polveri di alluminio, passando per le plastiche) che sporcano, puzzano, abbisognano di carta-vetro o levigatrici, vernici o altro e questo è molto importante se si vogliono avere degli oggetti finiti.
Per fare questo bisogna impegnare personale, denaro, spazi e competenze.
Le domande quindi sono:
“Riesco fin da ora a quantificare e qualificare il lavoro che devo svolgere in stampa 3D? E se sì, riesco a formare e coinvolgere diversi gruppi di lavoro?”
Questi sono i 5 errori  più diffusi e che scoraggiano maggiormente gli utilizzatori della stampa 3D.
 
Cos’è la stampa 3D?
La stampa 3D è una tecnologia additiva che permette di realizzare un oggetto partendo da un file creato con un software di modellazione 3D

Che differenza c’è tra le tecniche additive e sottrattive nella prototipazione rapida?
Le tecniche sottrattive sono quelle che utilizzano le classiche macchine CNC (torni, frese, ecc), partendo da un blocco pieno, con difficoltà nella realizzazione di sottosquadro o cavità complesse.

Quelle additive, utilizzate dalle stampanti 3D risolvono questi problemi stampando strato dopo strato (layer) e utilizzando, quando servono, supporti rimovibili per le parti sospese.

Si può stampare in 3D se non si dispone di un file?
No, ma si può creare un file con una scansione 3D e/o modellazione 3D (reverse engineering)

Che formato devono avere i file per la stampa 3D?
Il formato standard è .stl ma sono possibili conversioni da numerosi formati di software 3D

Si possono stampare oggetti in diversi materiali?
Sì, le diverse tecnologie disponibili sul mercato sono in continua evoluzione e permettono di stampare oggetti in moltissimi materiali, dalle plastiche ai nylon, dalle gomme ai metalli. Con alcune tecnologie si possono anche stampare diversi colori o diversi materiali simultaneamente nello stesso progetto

Quali sono i vantaggi della stampa 3D?
Il primo grande vantaggio è la velocità. I tempi sono molto ridotti se paragonati alle tecnologie sottrattive tradizionali. Inoltre questa tecnologia consente di realizzare pezzi unici senza richiedere lotti minimi. Sono possibili realizzazioni di oggetti con forme molto complesse e sottosquadro. In molti casi inoltre anche i costi risultano decisamente inferiori alla produzione con altre tecnologie

Quali materiali e tecnologie conviene utilizzare?
Non esiste una risposta assoluta. Dipende dall’utilizzo previsto per il prodotto stampato e dal tipo di geometria con cui viene disegnato. Lo staff JustPrint3D! è in grado di fornire le risposte adeguate in base alle necessità del cliente.

I prodotti ottenuti servono solo come campioni o prototipi?
A seconda dell’esigenza si possono stampare prototipi estetici ma anche prototipi funzionali o piccole produzioni, con caratteristiche meccaniche e fisiche equivalenti o migliori del prodotto industriale

Qual è la dimensione massima di stampa?
Dipende dal tipo di stampante utilizzata. Tutte le stampanti utilizzate da JustPrint3D! hanno piatti di stampa di almeno 20x20x30 cm. Inoltre, per oggetti di grandi dimensioni, è possibile incollare tra loro parti di dimensioni più contenute, con ottimo risultato estetico ma riduzione delle proprietà meccaniche.

Qual è la risoluzione massima di stampa?
Ogni macchina può stampare con diversi livelli di risoluzione. La migliore stampa non è sempre quella con la miglior risoluzione nominale ma è determinata da molti altri fattori (che caratterizzano solitamente le stampanti professionali da quelle consumer). Parlando di layer (strati) di stampa, si va da 0.17 mm di una ottima stampante FDM fino a 0.016 mm di una POLYJET!

Quale deve essere la priorità nella valutazione di una tecnologia per il Rapid Prototyping?
Ogni esigenza ha la sua priorità, scelta tra tempo, budget di spesa e funzione dell’oggetto da realizzare. Solitamente purtroppo si riesce a soddisfare pienamente una sola di queste priorità per cui la consapevolezza degli obiettivi da raggiungere è uno step fondamentale nella prototipazione rapida.

Se l’urgenza è fondamentale ci si dovrà aspettare un costo un pò più alto ed il numero dei fornitori si ridurrà drasticamente, costringendoci a volte ad accontentarci di soluzioni estetiche o di materiali non ottimali.

Come sempre accade se invece si ha un budget limitato (e non è sempre facile capire quando questo accade) difficilmente potremo trovare la migliore soluzione estetica e meccanica.
Se la funzione del nostro prototipo è solo estetica allora ci concentreremo su tecnologie precise e dalle ottime finiture (SLA, SLM, POLYJET), sulla fedeltà delle colorazioni e sulle lavorazioni post produzione. Se invece il prototipo deve essere funzionale dovremo fornire al nostro service gli elementi fondamentali (temperatura o pressione di esercizio, caratteristiche meccaniche o dimensionali particolari, ecc) per permettergli di consigliarci i migliori materiali e tecnologie.
 
I prodotti stampati richiedono lavorazioni o manutenzioni particolari?
Dipende dal materiale utilizzato. Il PLA, ad esempio, è un materiale biodegradabile nel tempo, l’ABS non richiede particolari lavorazioni ed è praticamente eterno, il nylon da sinterizzazione richiede una lavorazione estetica successiva alla stampa.

Quanto costa una stampa 3D e qual è l’unità di misura per i preventivi?
Non esiste un parametro unico di riferimento. I costi possono variare considerevolmente in funzione della geometria del prodotto, del tipo di materiale utilizzato, della risoluzione richiesta, del tipo di macchina e tecnologia impiegate e del conseguente tempo di stampa, ma anche delle lavorazioni estetiche di post produzione o delle lavorazioni e conversioni dei file 3D. Per tutti questi motivi non ha senso parlare di prezzo al cm3 o al grammo ma si deve quotare un progetto, né è corretto paragonare preventivi che non abbiano le stesse caratteristiche tecniche. E per questo bisogna conoscere bene le proprie esigenze per non utilizzare una tecnologia inadeguata in eccesso o in difetto.

Perchè conviene rivolgersi ad un service di stampa 3D invece di comprare una stampante 3D?
Innanzi tutto si deve ipotizzare una certa frequenza di utilizzo per capire se vale la pena investire importi significativi in una stampante 3D. Il costo di una stampante 3D professionale è sempre importante, ma può essere anche proibitivo con tecnologie come SLS, SLM, DMLS, SLA. Si deve poi ricordare che non esiste una stampante unica che stampi tutti i  materiali con tutte le tecnologie. Nel caso poi si voglia comprare una stampante desktop di fascia economica è giusto sapere che l’utilizzo non così immediato come con le normali stampanti casalinghe e quindi si rischia di perdere in sperimentazione molto tempo e molto materiale di consumo.  

Quando conviene stampare in 3D rispetto all'utilizzo degli stampi tradizionali?
La realizzazione di uno stampo è sempre un investimento importante nella realizzazione di un prodotto. In molti casi lo stampaggio di elevate quantità consente di spalmare il costo dell’investimento per ottenere un costo unitario contenuto. In ogni caso la realizzazione di un prototipo estetico o funzionale con la stampa 3D consente una valutazione del risultato finale e permette di apportare modifiche al progetto prima di investire sullo stampo. Nel caso di produzioni su scala ridotta può comunque risultare più rapido ed economico utilizzare la tecnica di stampa additiva. Si otterranno diversi vantaggi anche in termini di riduzione degli impegni di liquidità e delle scorte a magazzino.
Per ogni prodotto è possibile calcolare il numero di pezzi sotto il quale conviene utilizzare il Rapid Prototyping anche per la produzione.



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