3D Printing Creative - 15 - Estratto Dicembre 2016

3D
printing
creative
015
DIC
2016
New Business Media
via Eritrea 21 ∙ 20157 Mila
BIMESTRALE ∙ ANNO
dicembre 2016 ∙ N° 01
L A R I V I S TA D E L L’A D D I T I V E M A N U F A C T U R I N G
Tecnologie,
macchine e
fornitori di servizi
che cambieranno
la produzione
STAMPA 3D CON IL
METALLO
industria 4.0
standard
inchiesta
Le vie da percorrere
secondo Sandro De Poli
presidente e ad di GE Italia
I protocolli di stampa
3D verso semplicità
e sicurezza
Service 3D italiani,
bilancio positivo
per il 2016. E il 2017?
4,00 eur
METALLO
Anello in titanio
realizzato da Progol3D
di Moreno Soppelsa
La manifattura additiva
con le polveri metalliche
punta a cambiare
le regole della produzione
rapida di oggetti definitivi.
Una trasformazione
in atto con tante luci
e ancora qualche ombra
produttivo
Staffa in titanio per il settore
aerospaziale fabbricata con la
stampante ProX DMP 320 di 3D
Systems
4
S
tampare in 3D con i polimeri ha consentito di sparigliare le
regole della prototipazione nei reparti dedicati allo sviluppo
di prodotto. All’inizio, in ogni progetto che partiva da un’idea
per arrivare all’industrializzazione di un prodotto, c’era infatti la fase
di prototipazione. Questa maniglia così bella su progetto, sarà anche
ergonomica? Quella staffa combacerà con gli altri componenti del
sistema? E quella scatola portafusibili, quando si tratta di aprirla,
una volta collocata nell’apposito vano, sarà realmente di facile accesso? Domande legittime, che trovavano soddisfazione in pezzi
fatti con frese e trapani, ma anche con legno di balsa, polistirolo,
colla e carta, quando era il caso. Prototipazione, appunto. Che era
tutto fuorché rapida. Poi sono arrivati i sistemi di stampa 3D e la
prototipazione lo è diventata. Filamenti, polveri e resine polimeriche hanno permesso di creare velocemente prototipi estetici, ma in
molti casi con le tecnologie più professionali anche pezzi funzionali
e piccole serie di prodotti definitivi.
Nuovi polimeri e tecnologie sempre più evolute per trasformarli in
oggetti hanno iniziato quindi ad aprire il sentiero alla produzione
rapida. Ma quando si parla di produzione industriale additiva vera e
propria il testimone passa dai polimeri ai metalli. E il sentiero diventa
strada: a entrare in massa nelle fabbriche saranno i sistemi che,
mediante laser o fasci di elettroni, fondono polveri metalliche per
costruire prodotti con caratteristiche meccaniche e fisiche analoghe, se non superiori, a quelli realizzati con tecniche tradizionali. O,
meglio ancora, prodotti che non sarebbe stato nemmeno possibile
concepire di costruire, per complessità di forma, con la manifattura
sottrattiva fatta da torni e frese.
focus
FABBRICARE CON LUCE ED ELETTRONI
Nella manifattura additiva di metalli i materiali sono tutti in polvere e le tecnologie
maggiormente impiegate sono quelle che
fondono le polveri di metalli con il calore
sviluppato da uno o più raggi laser ad alta
potenza e quelle che arrivano allo stesso risultato usando fasci di elettroni.
La costruzione di oggetti in metallo tramite
fusione laser è per lo più nota come DMLS
(Direct metal laser sintering), ma c’è chi la
chiama SLM (Selective laser melting), Laser
Cusing, DMP (Direct metal printing) o LMF
(Laser metal fusion). In ambito accademico
si usa la definizione SLBM (Selective laser
beam melting). La sostanza varia di poco.
Per la tecnologia che sfrutta i fasci di elettroni il discorso è più semplice, perché è
prerogativa di un unico produttore, Arcam,
che la chiama EBM (Electron beam melting)
e che in ambito accademico è conosciuta
come SEBM (Selective electron beam melting). Carlo Alberto Biffi, ricercatore presso
l’Unità Operativa di Lecco del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Istituto per l’Energetica e le Interfasi), nel convegno “Additive
manufacturing di componenti metallici”, ha
delineato la differenza tra i filoni tecnologici.
Il laser
«L’esempio più eclatante di sorgente di calore per la manifattura additiva - spiega il
ricercatore parlando della SLBM - è il fascio
laser, che viene impiegato come sorgente
di calore di alta densità di potenza per far
avvenire i processi, prima di sinterizzazione
e poi di fusione. Inizialmente la realizzazione di componenti metallici attraverso la loro
sinterizzazione mostrava alcune problematiche, come minori proprietà meccaniche
rispetto ai componenti realizzati mediante
i classici processi di fusione, a causa di una
parziale coalescenza tra le singole particelle. Gli sviluppi tecnologici di questa tecnologia hanno però ben presto assicurato la
fusione completa della polvere metallica,
consentendo di aprire questa tecnologia a
una produzione vera e propria di compo-
nenti per l’industria». Attualmente i principali sistemi SLBM presenti nel mercato
sono equipaggiati con sorgenti laser in fibra attiva, che emettono la radiazione laser
nel vicino infrarosso (circa 1 µm) in modo
continuo nel tempo. In genere, le potenze
installate variano da 200 W a 400 W, mentre
solo per configurazioni particolari il fascio
laser può raggiungere 1 kW di potenza. La
focalizzazione del fascio laser sul letto di
polvere porta a dimensioni che variano circa
tra 50 µm e 200 µm, a seconda delle condizioni di processo. Tutto il processo laser
avviene sotto l’atmosfera di un gas inerte
(azoto oppure argon) per contenere la possibile ossidazione o altre contaminazioni del
materiale quando questo viene fuso.
I fasci di elettroni
Il processo SEBM è sostanzialmente simile
a quello che impiega il laser, con strati creati
ad uno ad uno. In questo caso però la fonte
di calore è un fascio elettronico che viene
utilizzato per generare una bozza fusa sullo
strato di polvere. «Dal punto di vista fisico afferma Carlo Alberto Biffi - il trasferimento
di calore che avviene tra fascio elettronico o fascio laser e la polvere di metallo è
differente, ma il risultato finale può essere
considerato abbastanza simile. La maggior
peculiarità di questa tecnologia è la necessità di operare in vuoto, in modo tale da evitare che gli elettroni del fascio non collidano
con le particelle dell’atmosfera di lavoro. Se
ciò accadesse, ci sarebbe un’evidente perdita di energia da parte del fascio elettronico prima di interagire con la polvere. La
presenza del vuoto è vantaggiosa in quanto
il materiale prodotto in questo modo sarà
esente da elementi contaminanti, come
l’ossigeno. Ma la necessità del vuoto provoca una riduzione della capacità produttiva,
in quanto si deve considerare nel tempo globale di produzione sia la fase di generazione del vuoto, sia una fase di re-immissione
di aria nella camera, prima dell’estrazione
del componente finito. Per questi motivi, i
Carlo Alberto Biffi, ricercatore
presso l’Unità Operativa di Lecco del
Consiglio Nazionale delle Ricerche
campi di applicazione di maggior interesse
della tecnologia SEBM sono il biomedicale
e l’aerospaziale».
I vantaggi principali della produzione additiva, come quello di fare una modifica al
progetto CAD iniziale e passare in produzione, sono noti. «Un aspetto spesso poco
considerato ma che ha grande importanza
- conclude il ricercatore - è legato al fatto
che entrambi i processi non riguardano solo
la costruzione di un componente, ma anche
la preparazione del materiale mediante un
processo di fusione. Questo influenza la microstruttura finale del materiale e di conseguenza le sue proprietà meccaniche.
Dal punto di vista metallurgico, la microstruttura dei materiali prodotti mediante
SLBM oppure SEBM è generalmente più fine
rispetto a quella ottenuta per un processo
di casting tradizionale. La spiegazione sta
nella piccola dimensione della pozza fusa,
che porta a una rapida solidificazione del
materiale senza consentire l’accrescimento del grano cristallino. Di conseguenza, le
proprietà meccaniche posso essere migliori
rispetto a quelle di un componente prodotto
in fonderia».
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NATI DALLA POLVERE
di Moreno Soppelsa
Ogni oggetto in metallo creato con manifattura additiva parte da una polvere finissima
che viene fusa dal calore sviluppato da raggi
laser o da fasci di elettroni. Ogni materiale è
disponibile con formulazioni diverse in base
alle applicazioni. Vediamo i principali materiali impiegati.
Acciaio inossidabile. Lega di ferro caratterizzata, oltre che da proprietà meccaniche
tipiche degli acciai al carbonio, da resistenza alla corrosione. Le varianti in commercio
sono indicate con la nomenclatura Aisi, cioè
da una sigla a tre cifre che inizia con i numeri 2 (acciaio austenitico al cromo nichel
manganese), 3 (acciaio austenitico al cromo
nichel e cromo nichel molibdeno), 4 (acciai
ferritici o martensitici al cromo), 5 (acciaio
martensitico al cromo medio) e 6 (acciaio indurente per precipitazione al cromo). Tra le
lettere che seguono la sigla si possono trovare la L (bassa percentuale di carbonio), la
N (azoto disciolto nella lega) e Ti (titanio per
aumentare la resistenza alla corrosione).
Acciai legati. Particolari acciai in cui sono
presenti altri elementi, oltre il ferro e il carbonio, al fine di migliorarne le caratteristiche chimico-fisiche. Nei bassolegati nessun
elemento della lega supera il 5%, negli altolegati almeno un elemento della lega supera
tale valore. La varietà di acciai legati comprende tipologie al manganese, al nichel, al
nichel cromo, al molibdeno, al cromo, al cromo vanadio. Vanno valutate caso per caso le
formulazioni indicate dal produttore dei sistemi di stampa 3D o dal fornitore di polveri.
Acciaio Maraging. A base di ferro, è un acciaio comunemente usato anche in metallurgia. È allo stesso tempo duro, malleabile
e tenace, nonostante abbia un comportamento elastico fino quasi alla rottura. La
lega è fatta di ferro, cobalto e nichel e, in
proporzione minore, di molibdeno, alluminio
e titanio. È adatto per l’impiego in aerei e
auto da corsa e per creare utensili.
Alluminio. Nella manifattura additiva vengono usate varie leghe. La più diffusa è
forse quella denominata AlSi10Mg, caratterizzata da buone proprietà meccaniche
e usata in particolare per la produzione di
parti di piccolo spessore e geometrie complesse. Grazie alla resistenza e durezza, è
impiegata per componenti soggetti a carichi elevati. Utilizzata soprattutto per protesi
dentali e impianti ortopedici anche la lega
AlSi12. Ci sono varianti in grado di resistere
anche alle alte temperature.
Cromo-cobalto. Lega ottima per la stampa additiva perché consente di realizzare
prodotti che combinano proprietà meccaniche (durezza e resistenza) con la capacità di reggere alle alte temperature e alla
corrosione. Adatta per impieghi in ambito
biomedicale e dentale (è facilmente sterilizzabile), è usata anche nei motori delle
auto da competizione, nei velivoli e in tutte
le applicazioni dove i pezzi costruiti in 3D
lavorano ad alte temperature.
Inconel. Nome commerciale registrato dalla società statunitense Special Metals che
identifica una famiglia di superleghe a base
di nichel-cromo. In manifattura additiva si
usano in particolare Inconel 625 e Inconel
718. Hanno ottima resistenza a ossidazione, alte temperature e corrosione e vengono
impiegate per fabbricare oggetti destinati ad
applicazioni che richiedono elevate prestazioni meccaniche, in particolare nei settori
aeronautico e delle corse automobilistiche.
Metalli preziosi. Oro e altre leghe di metalli
preziosi, dal platino all’argento, sono diffu-
Crescita continua
Ad ogni buon conto la stampa additiva di metalli sta andando a gonfie vele, almeno a quanto si legge nel rapporto “3D Printing of Metals 2015-2025” della società di ricerche di mercato indipendente
IDTechEx (www.idtechex.com). Secondo l’indagine, il segmento
dei metalli è quello che denota una crescita maggiore nell’ambito
della manifattura additiva, con una crescita del 48% di sistemi di
stampa e del 32% di vendite di materiali. Se la stampa 3D basata
sulla plastica ha trovato il suo bacino di utenza nella prototipazione,
conferma il rapporto, quella dei metalli viene usata per la produzione
diretta in vari settori. In primo luogo l’hanno adottata grandi industrie dell’aerospaziale e del medicale, seguite da aziende anche di
medie o addirittura piccole dimensioni del settore orafo, del mondo
della moda, del dentale. Insomma, un successo iniziale destinato
a crescere fino a raggiungere un fatturato globale per la stampa di
metalli che nel 2025 sfiorerà i 4 miliardi di dollari.
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Un esempio di
stampante 3D che
sfrutta la tecnologia
laser: la nuova
RenAM 500M di
Renishaw, dotata di
sistemi automatici
per la gestione di
polvere e rifiuti che
consentono una
qualità costante dei
processi e riducono
i tempi di produzione
Soppelsa
focus
si nella fabbricazione additiva di gioielli. Le
formulazioni sono differenti. Per l’oro, per
esempio, si va da polveri che combinano il
75% di oro con il 10% di rame e il 15% di argento (18K) a quelle con il 58% di oro (14K).
Il titanio in
polvere pronto
alla fusione
Titanio. Materiale principe nella fabbricazione additiva di componenti definitivi per
settori critici, dall’aerospaziale al medicale.
Leggero e resistente, viene classificato in
quattro gradi, che differiscono per resistenza e usabilità. La prima aumenta e la seconda diminuisce all’alzarsi del grado. Ci sono
poi le leghe di titanio anch’esse classificate
in gradi. Quelle usate nella manifattura tradizionale e nella stampa 3D sono il Ti6Al4V
(Grado 5) e il Ti6Al4V ELI (Grado 23).
Quindi, secondo l’indagine e il sentire comune a livello globale, i
prossimi anni saranno quelli della manifattura additiva di metalli che
sposta il focus dalla prototipazione alla produzione rapida.
Metallo italiano
Quella dell’additive manufacturing con metalli è un’evoluzione in
piena logica Industria 4.0. Ma qual è la situazione reale nel nostro
Paese? L’Italia ha un tessuto produttivo particolare, costituito da
pochissime grandi imprese e da una miriade di Pmi, quasi sempre
caratterizzate da una produzione di qualità elevata e da un’eccellente inventiva, ma spesso restie ai cambiamenti, che guardano con
sospetto le innovazioni tecnologiche troppo spinte e hanno poca
capacità di investimento. La stampa 3D di metalli è innovativa ma
costosa. Per spiegare come integrarla in produzione abbiamo interpellato i venditori di stampanti e le realtà che fanno servizi di stampa
3D alle imprese. Il racconto è nelle pagine seguenti. ∞
dicembre · 2016 7
La crescita del mercato della stampa 3D di metalli sta spingendo i produttori
a rinnovare le linee. Abbiamo raccolto le testimonianze di chi produce
e vende i sistemi in Italia per scoprire punti di forza, limiti e prospettive
Le macchine
per innovare
differenza dei produttori di stampanti 3D a polimeri, il cui numero
aumenta considerevolmente, i costruttori di macchine in grado di fondere
i metalli sono relativamente costanti nel
tempo. Qualche azienda sta nascendo in
Estremo Oriente e negli Usa, ma in Europa
e in Italia i nomi sono consolidati. Ci siamo
pertanto rivolti ai principali produttori che
nel nostro Paese hanno una rappresentanza
consolidata e una base installata. Li abbiamo contattati facendoci spiegare la dinamica del mercato e le tecnologie.
A
GE, utilizza un fascio di elettroni anziché il
laser per fondere le polveri metalliche. Ha
rinnovato la sua gamma aggiungendo un
“plus” ai nomi delle sue macchine Q10 e
Q20. I nuovi modelli sono, secondo Arcam,
più produttivi: Q10plus fino al 25% in più e
Q20plus fino al 15% in più. Nel primo è stata
accentuata la vocazione per la fabbricazione di impianti ortopedici, mentre il secondo
è stato disegnato per l’aerospaziale.
Interamente focalizzata nella stampa 3D
mediante fusione laser, con una tecnologia
Sistemi produttivi
La MySint 100,
stampante 3D a
metallo prodotta
dalla vicentina
Sisma
3D Systems (www.it.3dsystems.com) ha
stampanti sia per polimeri sia per metalli.
Quelle per metalli si possono raggruppare in
due famiglie. I modelli ProX DMP 100, 200 e
300 differiscono per l’area di stampa e sono
stati ottimizzati per i settori automobilistico, aerospaziale e dentale.
La linea denominata ProX DMP320,
disponibile in differenti configurazioni, è invece stata concepita per
il settore medicale. 3D Systems ha
vari distributori autorizzati in Italia
per i modelli a metallo, tra i quali 3DZ (www.3dz.it), Cmf Marelli
(www.cmf.it) e Selltek (www.selltek.it).
A differenza degli altri produttori, Arcam
(www.arcam.com), società acquisita da
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di Moreno Soppelsa
proprietaria che ha chiamato LaserCusing,
è la tedesca Concept Laser (www.comncept-laser.de), di cui General Electric ha
recentemente acquistato il 75%. Il portfolio
parte dalla compatta Mlab Cusing per applicazioni nei settori dentale, orafo e moda/
accessorio. Si passa poi agli impianti M1
Cusing, in grado di gestire polveri non reattive, e M2 Cusing che può gestire anche
materiali reattivi quali alluminio e titanio. Si
applicano a tutti i settori industriali.
Eos (www.eos.info), altra grande industria
focus
specializzata nella fabbricazione di macchine per la manifattura additiva di metalli, propone attrezzature ad alta automazione, con
dimensioni fino a una cubatura di 400 millimetri, in grado di offrire stabilità di processo
e ripetibilità dei risultati per un gran numero
di metalli, come titanio, Inconel, alluminio,
inox di vari tipi e leghe cromo-cobalto. I sistemi di Eos hanno proprietà meccaniche
simili agli equivalenti da barra. Le soluzioni
sono pensate la manifattura in generale e
per i settori aeronautico, medicale, tooling,
dentale e packaging.
La Lumex Avance-25 e la Lumex Avance-65
della società giapponese Matsuura (www.
matsuura.co.uk). sono macchine industriali che combinano in un solo dispositivo
la stampa 3D mediante sinterizzazione laser di metalli con le lavorazioni tradizionali
a controllo numerico come la fresatura a
controllo numerico. Le stampanti 3D di metalli dell’azienda tedesca ReaLizer (www.
Da sinistra: Alessando Pieroni, tecnico commerciale di Ridix;
Marco Marcuccio, sales manager di Cmf Marelli;
Angelo Germani, responsabile di 3DZ
realizer.com) in Italia possono vantare installazioni significative, come nel service
veneto Progol3D, che usa le sue macchine.
La gamma è composta da tre sistemi, tutti
basati sulla tecnologia Slm (Selective Laser Melting), adatte soprattutto per i settori
orafo e dentale.
Renishaw (www.renishaw.it) produce sistemi di stampa 3D per particolari in metallo, fondendo tramite la tecnologia DMLS
acciaio, leghe di alluminio, nichel, titanio e
cromo cobalto. Si tratta di impianti concepiti per clienti industriali che realizzano pezzi metallici innovativi. È possibile utilizzare
www.wasproject.it
DeltaWASP 40 70
wasp team
3Dwasp
www.wasproject.it
t.it
wasproject
fillenium malcon by aaskedall - Thingiverse
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queste macchine anche per prototipi funzionali in metallo, ma i vantaggi veri derivano
dall’utilizzo in produzione. Al cavallo di battaglia AM250 si sono aggiunti la AM 400 e la
RenAM 500M, dotata di sistemi automatici
per la gestione di polveri e rifiuti che consentono una qualità costante dei processi
e riducono il tempo richiesto all’operatore.
Nel panorama italiano della stampa 3D di
metalli è entrata anche l’azienda vicentina
Sisma (www.sisma.com), nata nel 1961
per produrre macchine di precisione: sorgenti e sistemi laser di saldatura, marcatura
e taglio. Da poco propone anche due sistemi
di manifattura additiva: Mysint 100 e Mysint
PM. La prima consente di creare pezzi definitivi per l’industria in genere e il settore
della moda, mentre la seconda è stata ottimizzata per il mondo orafo. Chiude la rassegna Slm Solutions (www-slm-solutions.
com). Propone tre stampanti a tecnologia
Selective Laser Melting, che differiscono
per dimensione dell’area di produzione e lavorano vari metalli: acciaio, alluminio, cromo-cobalto, leghe a base di nichel e titanio.
Un mondo di applicazioni
Il primo giro di domande che abbiamo fatto
ai produttori riguarda il mercato italiano, la
tipologia di clienti e i settori applicativi.
«Le stampanti a metallo sono accolte molto bene dal mercato» afferma Angelo Germani di 3DZ, uno dei distributori italiani di
3D Systems. «Vendiamo anche soluzioni
professionali di stampa 3D in plastica al
mondo industriale, ma nell’ultimo anno c’è
stata una forte richiesta del metallo. In questa fase sono acquistate principalmente da
service, ma anche da grosse aziende specializzate. I settori dominanti sono automobilistico, aerospaziale e medicale. Ma anche
la meccanica di precisione si sta dimostrando attenta».
Cmf Marelli è un altro distributore italiano
delle stampanti di 3D Systems. «Nonostante i sistemi di stampa in metallo di 3D Systems siano commercializzati in Italia solo
da poco - concorda Marco Marcuccio, sales
manager di Cmf Marelli - l’installato sta crescendo in modo esponenziale. Al momento sono maggiori gli acquisti da parte di
10
Enrico Orsi, additive manufacturing manager di
Renishaw e Marta Accatino, sales & marketing
executive di Selltek
operatori medio-grandi, specializzati nella
fabbricazione per terzi. I settori di maggiore applicazione sono senz’altro il medicale,
l’aerospaziale, l’energetico, la gioielleria, il
rapid-tooling, dove si realizzano soprattutto
denti da impianto ed altre protesi, stampi
complessi, sistemi di raffreddamento conformati, giranti per motori, preziosi, strumenti personalizzati».
«C’è una grande varietà di clienti che acquistano impianti per la produzione additiva in
metallo» conferma Alessandro Pieroni, tecnico commerciale per il settore macchine di
Ridix, distributore italiano di Concept Laser.
«In una prima fase erano i centri di servizio
conto terzi, che rappresentano una porta di
accesso preferenziale alle tecnologie additive per molte aziende. Questo è stato possibile grazie alle competenze acquisite: non
solo produttive, ma anche la progettazione e
l’ingegnerizzazione del prodotto finale. Negli
ultimi anni, però, si sta muovendo l’industria
finale, in quanto la tecnologia da semplice
prototipazione consente ormai di fare produzione. In generale si può dire che il mercato italiano è uno dei più ricettivi d’Europa.
Tutti i settori applicativi sono in fase di creLe 3D Systems ProX Dmp sono distribuite
in Italia da 3DZ, Cmf Marelli e Selltek
scita o consolidamento: il settore aerospaziale, con una serie di possibilità ancora in
studio; il biomedicale, sempre più rivolto alla
realizzazione di protesi customizzate; il racing e l’automotive, sempre più spinti verso
l’additive perché, oltre a garantire prestazioni in termini di leggerezza e resistenza
meccanica, riduce i tempi di sviluppo; anche il dentale è un settore di interesse per
l’utilizzo sempre più spinto della tecnologia
additiva abbinata a quella sottrattiva; il settore degli stampi, con le possibili applicazioni nel mondo plastica, alluminio, gomma
e così via; la meccanica in generale con applicazioni crescenti in ambiti inesplorati e
inimmaginabili fino a ieri; e infine il mondo
della gioielleria e della moda che apprezza
sempre maggiormente le definizioni ottenute e soprattutto il vantaggio di avere la
campionatura in tempi strettissimi».
«Negli anni - sottolinea Vito Chinellato, industry account manager di Eos - abbiamo
visto che le aziende in Italia scoprono i nostri prodotti spinti dalla curiosità di capirne le potenzialità, e che chi oggi le usa non
torna più indietro. Sono sistemi acquistati
sia da service sia da aziende, in base alle
loro esigenze produttive, senza differenze
sostanziali dovute alle dimensioni. I nostri
prodotti sono scelti da aziende che operano
in diversi settori, che li utilizzano per applicazioni specifiche, dalla realizzazione dei
componenti di meccanica di alta precisione
con performance elevate a quella di componenti di meccanica generale».
«I service sono le strutture più interessate
alle tecnologie e quelle che le sanno sfruttare di più - sostiene Marta Accatino, sales
& marketing executive di Selltek, distribu-
focus
Le principali stampanti 3D a metallo
PRODUTTORE E TECNOLOGIA
3D Systems (www.it.3dsystems.com).
Distributori: Selltek (www.selltek.it); 3DZ
(www.3dz.it); CMF Marelli (www.cmf.it)
Tecnologia: DMP (Direct Metal Printing)
MODELLO
ProX DMP 100
ProX DMP 200
ProX DMP 300
ProX DMP 320
Arcam (www.arcam.com)
Q10plus
Tecnologia: EBM (Electron Beam Melting) Q20plus
A2X
Concept Laser (www.concept-laser.
M1 Cusing
de/en)
M2 Cusing
Distributore: Ridix (www.ridix.it)
M2 Cusing Multilaser
Tecnologia: Laser Cusing
X Line 2000R
Mlab Cusing
EOS (www.eos.info)
M 100
Tecnologia: DMLS (Direct Metal Laser
M 290
Sintering)
M 400
M 400-4
Eosint M280
Precious M 080
ExOne (www-exone.com)
M-Print
Tecnologia: Getto di legante
M-Flex
Matsuura (www.matsuura.co.uk)
Lumex Avance-25
Tecnologia: DMLS (Direct Metal Laser
Lumex Avance-60
Sintering) + Fresa
Realizer (www.realizer.com)
SLM 50
Tecnologia: SLM (Selective Laser Melting) SLM 125
SLM300i
Renishaw (www.renishaw.it)
AM 250
Tecnologia: DMLS (Direct Metal Laser
AM 400
Sintering)
RenAM 500M
Sisma (www.sisma.com)
Mysint PM
Tecnologia: DMLS (Direct Metal Laser
Sintering)
Mysint 100
Slm Solutions (www.slm-solutions.
Slm125
com)
Slm280
Tecnologia: SLMS (Selective Laser
Slm500
Melting System)
tore in Italia di 3D Systems - ma sempre più
spesso le industrie si interessano alla tecnologia inserendola nel processo produttivo.
Possiamo dire che le aziende che fanno ricorso a questi sistemi sono di medie dimensioni ma con alti fatturati. I settori prevalenti
MATERIALI
Acciaio inossidabile, cromo-cobalto
Acciaio inossidabile, acciaio Maraging, cromo-cobalto, lega di alluminio
Acciaio inossidabile, acciaio Maraging, cromo-cobalto, lega di alluminio
Acciaio inossidabile, vari gradi di leghe di titanio, nichel
Vari gradi di leghe di titanio, cromo-cobalto, lega di nichel
Vari gradi di leghe di titanio, cromo-cobalto, lega di nichel
Vari gradi di leghe di titanio, cromo-cobalto, lega di nichel
Acciaio inossidabile, cromo-cobalto, acciai legati, lega di nichel
Acciaio, alluminio leghe di titanio, cromo-cobalto, leghe di nichel, titanio puro
Acciaio, alluminio leghe di titanio, cromo-cobalto, leghe di nichel, titanio puro
Lega di alluminio, lega di titanio, lega di nichel
Acciaio inossidabile, cromo-cobalto, bronzo, oro 18 carati, argento
Acciaio, cromo-cobalto, leghe di alluminio, nichel, titanio
Acciaio, cromo-cobalto, Inconel, leghe di alluminio, nichel, titanio,
Acciaio, cromo-cobalto, Inconel, leghe di alluminio, nichel, titanio,
Acciaio, cromo-cobalto, Inconel, leghe di alluminio, nichel, titanio,
Acciaio, cromo-cobalto, Inconel, leghe di alluminio, nichel, titanio,
Leghe a base di oro, argento o platino
Acciaio inox, bronzo, tungsteno
Acciaio inox, bronzo, tungsteno
Acciaio, acciao inossidabile, leghe di acciaio, leghe di titanio
Acciaio, acciao inossidabile, leghe di acciaio, leghe di titanio
AREA MASSIMA DI STAMPA
100 × 100 × 100 mm
140 × 140 × 125 mm
250 × 250 × 330 mm
275 × 275 × 420 mm
200 × 200 × 180 mm
350 mm (diametro) x 380 mm (altezza)
200 × 200 × 380 mm
250 × 250 × 250 mm
250 × 250 × 280 mm
250 × 250 × 280 mm
800 × 400 × 500 mm
90 × 90 × 80 mm
100 × 100 × 95 mm
250 × 250 × 325 mm
400 × 400 × 400 mm
400 × 400 × 400 mm
250 × 250 × 325 mm
80 mm (diametro) x 95 mm (altezza)
800 × 400 × 500 mm
400 × 250 × 250 mm
250 × 250 × 250 mm
600 × 600 × 500 mm
Acciai legati, cromo-cobalto, titanio
Acciai legati, cromo-cobalto, titanio
Acciai legati, cromo-cobalto, titanio
Cromo-cobalto, lega di alluminio, lega di titanio, leghe di nichel
Cromo-cobalto, lega di alluminio, lega di titanio, leghe di nichel
Cromo-cobalto, lega di alluminio, lega di titanio, leghe di nichel
Acciaio inossidabile, acciaio Maraging, alluminio, bronzo, cromo-cobalto, leghe
di nichel, metalli preziosi, titanio
Acciaio inossidabile, bronzo, cromo-cobalto,
Acciaio, alluminio, cromo-cobalto, leghe a base di nichel, titanio
Acciaio, alluminio, cromo-cobalto, leghe a base di nichel, titanio
Acciaio, alluminio, cromo-cobalto, leghe a base di nichel, titanio
70 mm (diametro) x 80 mm (altezza)
125 × 125 × 200 mm
300 × 300 × 300 mm
250 × 250 × 300 mm
250 × 250 × 300 mm
250 × 250 × 350 mm
100 mm (diametro) x 80 mm (altezza)
sono il dentale e quello dello stampaggio».
Enrico Orsi, additive manufacturing manager in Renishaw, non parla dell’andamento
del mercato ma si sofferma sugli utilizzatori.
«Le tre tipologie di clienti consolidati - dice
- sono centri ricerca, service e aziende. La
ricerca avviene soprattutto in università o in
centri governativi, i service sono solitamente Pmi, le aziende che utilizzano le macchine
all’interno sono medio-grandi. La maggior
parte dei prodotti va ai settori medicale, racing, aeronautico, spazio, stampi, design».
Come vincere le resistenze
Concept Laser X Line V 2000 R, grande
sistema ora approdato nel mondo GE
Affrontiamo ora il tema delle principali resistenze di service e industrie finali alle proposte di sistemi di manifattura additiva di
metalli. Per Germani di 3DZ sono dovute
alla velocità di evoluzione della tecnologia
100 mm (diametro) x 100 mm (altezza)
500 × 280 × 365 mm
280 × 280 × 365 mm
125 × 125 × 125 mm
e quindi all’incertezza dell’investimento.
«Gli attuali costi di questa tecnologia sono
importanti e alcuni preferiscono attendere
e vedere se le performance migliorano con
contestuale abbassamento dei costi. Chia.
Noi portiamo i clienti a far capire il valore,
anche economico, dell’essere pionieri. Coloro che per primi padroneggiano una tecnologia sono quelli che poi riescono a innovare
prodotti e processi».
«Quando si parla di sinterizzazione di metallo - aggiunge Marcuccio di Cmf - bisogna considerare che si tratta di investimenti
impegnativi sia dal punto di vista economico sia da quello delle competenze e della
complessità necessarie ad avere la resa
migliore. Chi e come usa il sistema può fare
la differenza sul risultato ottenuto. Si parla
dicembre · 2016 11
giustamente di soluzioni da produzione finale, ma più propriamente questi pezzi vanno
considerati semilavorati, per il notevole lavoro di post-stampa e finitura necessario
per avere il prodotto finito. Quindi si tratta
di sistemi che sono in grado di aggiungere
valore, ma non a tutti gli interlocutori, non in
tutti i casi e non sempre. Più che resistenze
all’acquisto direi che la difficoltà maggiore è la complessità dell’indagine tecnica ed
economica che bisogna svolgere per capire
quale sia di volta in volta la soluzione giusta
e sostenibile».
Per Pieroni di Ridix le principali resistenze
si possono riassumere in costo dell’investimento, poca fiducia nella tecnologia e
nella sua affidabilità per scarsa conoscenza, ancora poca formazione dei progettisti,
resistenza al cambiamento. «Ritengo che il
primo impulso - afferma - verrà dalla formazione di nuovi progettisti che comprendano
le potenzialità dell’additive manufacturing.
Una volta avviato il passaggio culturale, che
non può essere di responsabilità esclusiva
dell’Università, lo step successivo è mettere
a disposizione dei progettisti dei software
avanzati di progettazione che, integrati con
moduli di calcolo strutturale, siano dedicati all’ottimizzazione topologica. A seguire,
arriveranno sistemi software che renderano più amichevole la comunicazione con le
macchine fino ad arrivare al prodotto finito
garantito da un controllo attivo dell’intera
catena». «In generale - gli fa eco Chinellato
di Eos - lo scoglio principale verso l’adozione
è quello rappresentato da una conoscenza
ancora limitata della tecnologia additive.
Vito Chinellato, industry account
manager di Eos
12
Vediamo comunque un grande interesse.
Per questo motivo formazione e consulenza sono due delle nostre principali attività».
Per Accatino di Selltek lo scoglio principale
è dato dalla burocrazia più che dalle tecnologie. «L’Italia in ogni ambito è caratterizzata
da una forte burocrazia - sottolinea - che diventa di intralcio anche per quanto riguarda
le aziende. Sul versante dell’approvazione
del budget di spesa, le imprese strutturate
devono seguire iter articolati che comportano un prolungamento dei tempi decisionali.
Questo risulta soprattutto quando si parla di
sistemi non più professionali ma produttivi,
con costi elevati che devono esser approvati a più livelli aziendali. A esclusione delle
tecnologie che consentono di ottenere immediatamente un prodotto finale, come la
Dmp, la stampa 3D è un processo intermedio: prototipo o stampo. Inizialmente le barriere erano tante: far spendere migliaia di
euro a un’azienda per ottenere un prototipo
era difficile. Ora questo presupposto rientra
sempre più nell’immaginario comune aziendale e quindi le resistenze sono minori».
«Le barriere d’ingresso - è il parere di Orsi
di Renishaw - riguardano la conoscenza
della tecnologia, la volontà di effettuare
cambiamenti a processi tradizionali e l’investimento iniziale necessario per attivare
una produzione. Per questo abbiamo introdotto il concetto di Solution Centre, ossia
un modo innovativo per avere accesso alla
tecnologia con costi abbordabili e, così facendo, acquisire le competenze necessarie
a intraprendere il percorso di innovazione e
cambiamento».
La nuova Eos M 400 4, ultima nata nella casa tedesca,
dotata di quattro laser
Una batteria
di stampanti
Renishaw
AM 250, che
usano un’ampia
gamma di polveri
ottimizzate, in
particolare, per
applicazioni
mediche e
odontoiatriche
Grandi potenzialità nel futuro
Cosa aspettarsi, quindi, domani? «Gli sviluppi sono infiniti - afferma deciso Germani
di 3DZ -. Fino a poco tempo fa la stampa
3D era sinonimo di prototipazione. Adesso
si parla di produzione uniche, personalizzate, di mini-serie in tempi impensabili fino a
poco tempo fa. Il settore medicale è sicuramente pioniere in questo».
Ottimista anche Marcuccio di Cmf Marelli: «Il mercato italiano delle stampanti 3D
- spiega - segue le stesse dinamiche osservabili altrove. Una delle peculiarità della
nostra economia è l’alta qualità dei prodotti
e le applicazioni in settori tipici come quello
della costruzione di motori e macchine. In
tal senso continuerà a crescere la domanda
di soluzioni per lavorazioni più complesse
e produzioni personalizzate. Guardando al
futuro scommetto anche su una leva ancora non abbastanza utilizzata: l’impatto sul
flusso di lavoro, sulla reattività complessiva
d’azienda nel ciclo di offerta dalla progettazione alla consegna passando per la gestione del magazzino e dei fornitori».
«L’industria manifatturiera - aggiunge Pieroni di Ridix - si rivolge a un mercato sempre
più dinamico e che richiede diversificazione
della gamma produttiva. È necessario disporre di mezzi e attrezzature flessibili e
adattabili che genereranno cambiamenti
nei modi di produrre e gestire la produzione.
Le tecnologie additive sono uno dei fattori
strategici per lo sviluppo dell’industria manifatturiera italiana. La crescente digitalizzazione delle imprese renderà il mercato più
dinamico e globale di quanto non lo sia oggi:
consentirà risparmi, aumento di flessibilità e
focus
diminuzione del time to market. Tutto ciò favorirà la competitività di quelle aziende che
sceglieranno di applicare il nuovo concetto di fabbrica 4.0. L’applicazione di questo
modello insieme all’innovazione continua
renderà possibili nuove linee di business e
servizi. In questo settore l’Italia si difende
già bene rispetto al resto del mondo».
«Crediamo che il futuro sia dalla parte di
3d
PRINTING
questa tipologia di prodotti» afferma Chinellato di Eos. «Lo stesso Governo nella
presentazione di Industria 4.0 considera
l’additive manufacturing una tecnologia di
eccellenza, in grado di supportare la competitività dell’industria manifatturiera. Rispetto al resto del mondo, l’Italia vive una
situazione più avanzata: siamo un mercato
più maturo in materia additive rispetto ad
altri Paesi, in cui la tecnologia ha già una
connotazione più rivolta alla produzione seriale rispetto ad altre realtà, ma nel quale è
ancora necessario formare i clienti perché
siano consapevoli delle potenzialità di questa tipologia di macchine».
Accatino di Selltek è del parere che l’Italia,
seppur sia una nazione piccola rispetto ad
altre, si porti dietro una tradizione manifatturiera tra le più sviluppate e solide nel mondo. «Un fattore - aggiunge - che influisce
positivamente sulla posizione che la stampa
3D ricopre a livello nazionale, avendo tanti
sbocchi e offrendo possibilità. La stampa
3D sarà sempre più legata alla produzione
di prodotti finali, generando così un nuovo
concetto di produttività, più efficiente, più
sostenibile, meno costosa e su misura. La
manifattura additiva permette di realizzare parti in plastica o metallo usando solo il
materiale necessario e di produrlo usando
macchine che sono, di fatto, delle fabbriche.
Senza intaccare l’artigianalità che ci contraddistingue agli occhi del mondo intero».
«Le potenzialità sono grandi» conclude Orsi
di Renishaw. «Il tessuto industriale italiano,
in questo momento storico, è molto ricettivo a innovazioni che permettano di trovare
nuove strade produttive. Questo è riflesso
in una presenza della tecnologia ben superiore a quanto ci si potrebbe aspettare se
confrontiamo i dati economici generali del
nostro paese con quelli delle altre nazioni.
Insomma, siamo messi bene e dobbiamo
sfruttare al massimo il vantaggio». ∞
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dicembre · 2016 13
Con i loro investimenti in
macchine e competenze
i service di manifattura
additiva svolgono un
ruolo fondamentale verso
le aziende. Ci siamo fatti
spiegare come lavorano
di Moreno Soppelsa
Fabbricazione
diretta
I
service di stampa 3D di metalli sono un
buon termometro per tastare il mercato
di tutto il comparto, perché sono l’anello
di congiunzione tra i produttori di sistemi e
le aziende che ricorrono ai loro servizi per la
produzione di pezzi definitivi o prototipi funzionali. Sanno quindi bene sia quali sono il
potenziale e i limiti reali delle macchine che
usano, sia quali sono le esigenze concrete
delle manifatture. Perciò abbiamo rivolto
qualche domanda ai principali service italiani o che operano anche in Italia. Rispetto a
quelli presenti nella tabella di queste pagine
ne mancano tre, che, interpellati da noi, non
hanno avuto modo di risponderci.
Gruppo Crp
Specializzato in lavorazioni meccaniche di
precisione da oltre 45 anni, il gruppo modenese è sempre stato attento all’innovazione.
Crp Technology ha abbracciato da tempo la
fabbricazione additiva mediante polimeri,
ma è attiva anche nei metalli. «Per quan14
to riguarda la produzione additiva di metalli
− spiega Franco Cevolini, direttore tecnico
e Ceo del Gruppo Crp − come Crp Meccanica, azienda conosciuta a livello mondiale
per le lavorazioni meccaniche di alta precisione per il motorsport, abbiamo sancito
un accordo di partnership con Zare Prototipi». Le regole sono semplici: per i clienti del
motorsport il riferimento è Crp, vista la sua
esperienza nel settore, mentre per il settore
aeronautico il punto di riferimento è Zare.
Per tutti gli altri campi i clienti possono rivolgersi a un service o all’altro, indifferentemente. «La sinergia che contraddistingue
la nostra partnership − prosegue Cevolini
− ha dato vita a un servizio completo. Noi e
Zare siamo in grado di fornire i pezzi pronti
all’uso, completi di lavorazioni meccaniche
di precisione e di controllo funzionale e verifica di integrità. Inoltre, siamo gli unici in Italia ad utilizzare la lega Scalmalloy, prodotta
e distribuita da APWorks del gruppo Airbus.
Unita alle potenzialità del DMLS (Zare) e del-
Gruppo Crp
Franco Cevolini, direttore tecnico e Ceo di
Gruppo CRP. Sopra, un pezzo stampato
in titanio (a destra) e poi perfezionato con
macchine a controllo numerico
le lavorazioni meccaniche (Crp Meccanica),
grazie alle quali in maniera congiunta offriamo ai clienti un prodotto chiavi in mano, la
lega Scalmalloy può essere considerata la
carta vincente nell’industria del motorsport,
aerospaziale ed aeronautica, grazie alle
elevate prestazioni meccaniche». Se questi
sono i punti di forza, quali sono le criticità
attuali della stampa 3D di metalli? «Due, a
focus
I principali service che stampano in 3D con metalli
SERVICE
SITO WEB
TECNOLOGIE
UTILIZZATE
METALLI
BEAM
www.beam-it.eu
DMLS/EBM/SLM
Acciaio (316L e 17-4 PH), alluminio (AlSi10Mg), alluminuro di titanio
(Ti-Al), cromo-cobalto, Titanio (Ti6Al4V)
CI ESSE
www.ci-esse.eu
Laser Cusing (Concept Laser)
Acciaio, cromo-cobalto, leghe di alluminio, nichel, titanio
CRP
www.crp-group.com
DMLS/SLM
Acciaio Inox (17-4ph e AISI 316L), alluminio (AlSi10Mg), argento,
bronzo, cromo-cobalto (CrCoMP1 e Remanium Star CL), Inconel 718,
titanio (Ti6Al4v)
DRAGONFLY
www.dragonfly.it
DMLS
Acciaio, cromo-cobalto, leghe di alluminio, nichel, titanio
EFESTO LAB
www.efestolab.com
DMLS
Alluminio, cromo-cobalto, leghe di titanio, nichel
LA.RA
www.produzioneadditiva.com
DMLS
Alluminio, cromo-cobalto, leghe di titanio, nichel
MATERIALISE
www.materialise-onsite.com
Non specificata
Alluminio (AlSi10Mg), titanio (Ti6Al4V)
PROGOLD
www.progold.com
SLM
Oro giallo, bianco e rosso 18kt, platino e titanio
PROTO LABS
www.protolabs.it
DMLS
Acciaio inossidabile (316L), acciao Maraging, alluminio (AlSi10Mg),
titanio (Ti6Al4V)
PROTOTEK
www.prototek.it
DMP (Direct Metal Printing)
Acciaio inossidabile, nichel e vari gradi di leghe di titanio
SKORPION ENGINEERING
www.skorpionengineering.com
Laser Cusing (Concept Laser)
Acciaio, alluminio, cromo-cobalto, titanio
ZARE
www.zare.it
DMLS/SLM
Acciaio Inox (17-4ph e AISI 316L), alluminio (AlSi10Mg), argento,
bronzo, cromo cobalto (CrCoMp1 e Remanium Star Cl), Inconel 718,
Titanio (Ti6Al4v)
mio avviso − sostiene Cevolini −. La prima è data dalle dimensioni contenute della
camera di lavoro. Negli ultimi anni la situazione è migliorata per i sistemi large frame,
anche se risultano ancora poco eclettici,
perché necessitano di tempi troppo lunghi
per cambiare il materiale. La seconda criticità sono i supporti generati. Con i sistemi
attuali siamo vincolati alla creazione di pezzi
ancorati alla piastra di lavoro. Questa cosa
pregiudica la possibilità di ottimizzare il volume di lavoro perché non ci è consentita la
sovrapposizione di pezzi».
Per quanto riguarda il mercato italiano della
manifattura additiva, Cevolini è del parere
che le aziende italiane conoscano poco la
stampa 3D. «Non noto forti resistenze da
parte delle aziende, ma quello che manca è
la conoscenza delle potenzialità. L’errore è
pensare o far credere che questa tecnologia
prenderà il posto di quelle tradizionali. Non è
vero. La stampa 3D di metalli è una carta in
più, ma non andrà a scalzare le tecnologie
tradizionali».
Dragonfly
L’azienda controllata da Nofrill ha aperto un
centro dedicato alla progettazione additiva e
alla prototipazione rapida e alla produzione
Dragonfly
Claudio Giarda, presidente
e Ceo di Dragonfly,
davanti al più recente
acquisto del service,
la stampante di metalli
M290 di EOS.
A lato, un vorticatore
realizzato in metallo: serve
a dare un moto vorticoso
a una corrente fluida,
come nel caso della
palettatura all’entrata
dell’aria nel combustore
delle turbine a gas
di parti meccaniche finite con leghe metalliche. «Il nostro centro di produzione additiva
- afferma Claudio Giarda, presidente e Ceo
di Dragonfly - sarà uno dei primi al mondo
certificati dal sistema di qualità Amq di Eos.
Abbiamo una importante partnership con la
Poggipolini (www.poggipolini.it), specializzata in lavorazioni meccaniche ad altissima precisione per automotive, aeronautica
e motorsport, vicino alla quale abbiamo
aperto la nostra sede. Un processo congiunto che ci consente di consegnare prodotti
al 100% realizzati con tecnologie additive
manufacturing di qualità certificata Eos e
dicembre · 2016 15
Efesto Lab
Leva del cambio di un’auto da corsa prodotta da Efesto Lab per il Race Up
Team dell’Università di Padova e Alberto da Rin Betta, titolare di Efesto Lab
finiti, misurati e in linea con la certificazione
9100 per il settore aeronautico e con gli altri
elevati standard qualitativi e certificazioni di
Poggipolini. I componenti sono realizzati con
le polveri metalliche di acciaio, alluminio e
titanio di Eos. A questi si aggiungono altre
polveri, che arriveranno dagli Usa, arricchite
con l’alumide aeronautico 7075, che consentirà di ottenere prestazioni analoghe o
superiori a quelle della lega Scalmalloy».
Nel centro è operativa una Eos M290, ma
Dragonfly ha in programma l’ampliamento
del parco macchine con la nuova Eos M400
per stampare oggetti più grandi.
Dragonfly lavora con aziende multinazionali,
alle quali offre servizi integrati per la manifattura additiva: consulenza, ingegneria,
impianti per i metalli e l’elettronica, prototipazione rapida e produzione di piccoli lotti
di parti in metallo.
Anche per Giarda il principale punto debole
attuale della stampa 3D di metalli è rappresentato dall’area di lavoro, che non consente di ottenere pezzi di grandi dimensioni, al
quale si aggiunge la limitata varietà delle
polveri di metallo disponibili e il loro costo.
Nonostante questo, il manager di Dragonfly nota una domanda di progettazione e
produzione di parti metalliche in crescita
costante. «La sensibilità delle aziende sta
migliorando» afferma. «Manager e ingegneri sono sempre più preparati. La tecnologia
è consolidata come strumento di prototipazione rapida. Notiamo un trend in crescita
per la produzione di parti finite, spesso reingegnerizzate, ottimizzate e alleggerite per
16
Progold
Daniele Contin, responsabile marketing di Progold
e il reparto di produzione additiva di Progol3D
la stampa 3D, soprattutto nei settori in cui
le caratteristiche della tecnologia vengono
esaltate: motorsport e aerospaziale.
Efesto Lab
Service padovano specializzato nella produzione additiva (polimeri e metalli), si spinge
oltre la realizzazione del prototipo verso la
consulenza globale e la produzione di pezzi funzionali e di serie. Per citare solo un
esempio, ha fornito alla società di bioingegneria Sintac (www.sintac.it) la mandibola
in titanio per la prima operazione di sostituzione mai effettuata in italia. «Usiamo principalmente titanio e cromo cobalto e gran
parte dei risultati − spiega il titolare Alberto
da Rin Betta − si ottengono attraverso l’ottimizzazione topologica delle matematiche.
Le aziende che si rivolgono a noi sono attive nel biomedicale e nel design. A queste
vanno aggiunte la gioielleria, l’occhialeria, la
meccanica, la moda, il racing e la calzatura,
che stanno valutando con estremo interesse
il settore. L’utilizzo è sia a livello di custom
made sia di prototipo, per arrivare sempre
più spesso a pre-serie e produzioni di serie
definitive». Alberto da Rin Betta è del parere
che vi siano criticità nella produzione additiva con metalli, ma che anziché essere un
ostacolo siano uno stimolo. «L’esperienza
e l’unione delle competenze presenti all’interno del gruppo fanno sì che molte criticità
siano uno stimolo al superamento trasformandole in opportunità. Le variabili sono
infinite e l’efficienza si può migliorare solo
con l’esperienza sul campo per affinare con
costanza l’intero processo».
Attualmente in Efesto Lab il 45% della produzione riguarda i metalli e il 55% i polimeri, ma sta andando verso l’equilibrio.
«Le aziende sono sempre più interessate
alla stampa di metalli, tanto per i prototipi
che per le serie definitive». Per il manager
rimane ancora una limitazione difficile da
focus
Proto Labs
Stefano Mosca, manager tecnico commerciale
per l’Italia di Proto Labs. Sotto, ventilatore in
alluminio realizzato da Proto Labs mediante
sinterizzazione laser diretta di metalli
superare: la mancanza di persone con
on
odle conoscenze di progettazione che soddisfino i criteri necessari e fondamentali
tali
per la costruzione additiva, ossia il DFAM
AM
(Design For Additive Manufacturing).
Siamo convinti che il service bureau possa
diventare un’importante asset strategico
per l’azienda. Nel settore della gioielleria e
dell’orologeria la stampa 3D diretta è ancora una novità.
novit Non è semplice definire una
linea comune tipica del mercato italiano.
Meglio parlare
parla di predisposizione dei differenti distretti
distre orafi alla novità. Il distretto
valenzano,
ad esempio, per natura cavalenz
ratterizzato
dalla produzione di gioielli
ratter
unici e dalla ricerca di forme e linee
di tendenza,
è un mercato fertile. Al
ten
contrario,
contra il distretto aretino è meno
incline
inclin all’utilizzo di nuove tecniche
produttive
produt in virtù del fatto che quelle
tradizionali
tradizio sono attualmente più idonee alla tipologia di prodotto offerto,
caratteristico
di questo distretto. In gecaratteris
nerale comunque
il trend è positivo».
com
Proto Labs
Progold
Progol3D ed è il service di stampa 3D diretta in metallo prezioso nato nel 2015 come
divisione di Progold, azienda specializzata
zzata
nella produzione di leghe, madreleghee e di
leghe in pasta per saldobrasatura specifiche
per tutti i processi produttivi della gioielleria. «Il modello − spiega Daniele Contin, responsabile marketing di Progold − si fonda
sull’introduzione tra i sistemi produttivi del
gioiello della tecnica SLM che permette la
realizzazione del prodotto senza prototipazione in resina. È così possibile liberarsi dei
vincoli consueti e creare oggetti dal design
unico, con forme impensabili per la tradizionale microfusione». Progol3D ha cinque sistemi di stampa 3D (forniti dal produttore e
partner tedesco ReaLizer), ognuno dei quali
dedicato a una differente lega preziosa (oro
giallo, bianco e rosso 18kt oltre a platino
e titanio), e un laboratorio interno di R&D.
«Disponiamo della tecnologia d’avanguardia
che supera il concetto di prototipazione e
che permette la realizzazione in tempi ridotti
di pezzi in serie. Lo sviluppo degli impianti di
stampa negli ultimi anni ha permesso performance di qualità produttive anche superiori alle tecniche tradizionali».
La produzione additiva di Progol3D è concentrata soprattutto sul settore della gio-
ielleria.
ielleria Contin ne approfondisce le ragioni:
ragioni
«La ricerca costante di un design d’impatto
con carature tradizionali, oro 18kt, è una
caratteristica tipica dei brand di gioielleria.
Complessità delle geometrie, spessori sottili e oggetti vuoti senza linee di saldatura
rappresentano plus specifici della stampa
3D diretta e non valorizzabili dalla fusione a
cera persa. La capacità di controllare il peso
degli oggetti ci ha portato a credere che anche il platino potesse essere un segmento
affine alla manifattura additiva di metalli. È
quindi ora possibile indossare un orecchino voluminoso e dal forte impatto estetico
in platino senza subire il peso specifico del
gioiello. Il titanio invece apre al settore nuove frontiere, e quindi la realizzazione di oggetti dal design d’avanguardia: il risultato
finale è un oggetto superleggero, colorabile
per anodizzazione e dal costo contenuto».
In Progol3D non riscontrano sostanziali
criticità nei sistemi e nei materiali adottati, anche grazie al loro laboratorio di ricerca e sviluppo. Dice Contin che «i risultati
sono sorprendenti e le previsioni nel breve
e medio periodo sono più che ottimistiche.
Azienda di sservizi attiva nella prototipazione
rapida e nel
nella produzione di volumi ridotti
grazie a tre processi produttivi distinti: la
stampa 3D, la lavorazione meccanica tramite macch
macchine a controllo numerico e lo
stampaggio a iniezione. «Usiamo tecnologie
consolidate perché affidabili − spiega Stefano Mosca, manager tecnico commerciale
per l’Italia di Proto Labs − ma lo facciamo in
modo innovativo così da offrire un servizio
rapido. La sinterizzazione laser diretta dei
metalli è una delle tecnologie produttive di
cui disponiamo. Siamo in grado di realizzare
pezzi costruiti secondo la modellazione che
il cliente ci richiede, usando diversi metalli:
l’alluminio, il titanio, l’acciaio martensitico e
l’acciaio inossidabile». Per Proto Labs non
vi sono applicazioni o mercati specifici. Il
manager spiega che «in base alla nostra
esperienza nel mercato italiano notiamo
che in alcuni settori la DMLS è usata solo
per prototipia, mentre in altri settori inizia ad
essere impiegata per la produzione di serie.
Il mercato medicale è un buon esempio di
un settore dove la stampa 3D dei metalli ha
trovato collocazione ad hoc».
Anche per Mosca uno dei principali problemi
della manifattura additiva di metalli è legato
al costo alto delle materie prime, unito al
fatto che servirebbero macchinari più vedicembre · 2016 17
Prototek
Andrea Barchi, Chief operating
officer di Prototek
loci in modo da poter offrire tempi e costi
di fabbricazione più contenuti. E per quanto riguarda la risposta del mercato, «capita spesso di proporre la DMLS ai clienti e
sentirsi rispondere che l’hanno provata in
passato, ma con risultati mediocri e costi
alti. Una visione lontana dall’attuale offerta
DMLS di Proto Labs: l’obiettivo è modificare
questa percezione, con la qualità e i costi
dei nostri prototipi e componenti. Il comparto 3D metallo è in costante crescita».
Skorpion Engineering
Leva freno di una moto
ridisegnata per renderla più
leggera senza penalizzarne
le caratteristiche meccaniche
e stampata in 3D con lega
di alluminio. Italo Moriggi,
General manager di Skorpion
Engineering. Alle sue spalle una
stampante 3D Concept Laser
Prototek
Nata nel 1999, racchiude attività di progettazione CAD 3D, scansione 3D e prototipazione rapida. Il 70% della sua attività è
rivolta al settore gioielliero visto il vantaggio
derivante dall’ubicazione stessa del service, Valenza, da sempre uno dei più grandi
distretti orafi del Paese. Il restante 30% è
rivolto a tutto il panorama industriale, inteso
nel senso più ampio.
«Abbiamo oltre 15 sistemi di stampa 3D −
spiega Andrea Barchi, Chief operating officer di Prototek − con possibilità di spaziare
tra diverse tecnologie additive tra cui MultiJet Printing, ColorJet Printing, Stereolitografia, Sinterizzazione laser, FFF. A gennaio
introdurremo il primo sistema di additive
manufacturing in metallo, modellatore ProX
100 della serie DMP di 3D Systems. Prevediamo, rispetto alla nostra tipologia di
clienti, di offrire il servizio al settore dentale, gioielliero e dello stampaggio, e a tutti
gli altri settori da cui riceveremo richieste».
Materiali buoni ma cari.
18
Questo in buona sostanza il parere di Barchi
sulle criticità della stampa 3D di metalli: «I
materiali negli anni hanno subito una straordinaria evoluzione ottenendo caratteristiche
sempre più simili a quelle definitive. Oggi
si possono produrre parti sempre più complesse con la stessa performance di quelli
prodotti tradizionalmente. L’unica criticità è
rappresentata dal costo che, su alcune forme, non è conveniente».
Anche per Prototek la conoscenza della
manifattura additiva di metallo da parte del
mercato è ancora fumosa. Barchi dice che
«le aziende richiedono sempre più informazioni in merito alla stampa 3D in metallo. La
domanda è tanta, ma la reale conoscenza e
percezione della stessa è lontana dalla realtà. Le aziende pensano che con la stampa in
metallo si possa fare qualsiasi cosa a prezzi
ridotti, ma la realtà non è questa. La stampa
in metallo ha la sua forza laddove si debbano creare geometrie impossibili da ottenere
con i metodi classici e solo in questo caso
è conveniente introdurla nel processo produttivo di un’azienda».
Skorpion Engineering
Skorpion Engineering si occupa di prototipazione rapida, principalmente per il settore
automotive. Combina tecnologie additive e
sottrattive per offrire un servizio completo
dall’idea fino alla realizzazione dell’oggetto.
Tecnologie che da poco riguardano anche
la manifattura additiva di metalli. «Abbiamo appena introdotto una Concept Laser −
conferma Italo Moriggi, General manager di
Skorpion Engineering − poiché siamo convinti che le potenzialità della stampa 3D con
polveri metalliche siano enormi. La possibilità di realizzare pezzi definitivi in acciaio,
alluminio, titanio e cromo cobalto anche con
geometrie complesse apre ulteriori frontiere
al design innovativo e a un service come il
nostro. Questa tecnologia, realizzando com-
focus
Zare
Prodotto realizzato da Zare in un’unica sessione di
lavoro con la Concept Laser XLine 2000R.
Andrea Pasquali, RP Manager di Zare
ponenti con proprietà metalliche identiche
a quelle dei prodotti definitivi, può essere
applicata a molti settori. Innanzitutto l’automotive e l’aereospaziale, ma anche il medicale e il settore degli stampi. La rapidità
nella realizzazione dei modelli e il livello di
precisione raggiunti consentono di abbattere il time to market e di raggiungere obiettivi sempre più ambiziosi. Con l’innovativo
processo Laser Cusing di Concept Laser è
possibile infatti costruire pezzi di qualsiasi
forma geometrica in diversi tipi di acciaio,
alluminio, titanio, Inconel e leghe preziose,
raggiungendo una densità del materiale
prossima al 100% e durezze fino a 54 HRC».
Riguardo i limiti, Moriggi sottolinea che
l’utilizzo ottimale si ha solamente quando
si impiegano modelli progettati secondo il
pensiero additivo. «Realizzare con la sinterizzazione di metallo un classico pezzo da
fonderia a volte può non essere utile o addirittura svantaggioso. Particolari pieni all’interno e troppo pesanti possono non essere
adatti». Attualmente le lavorazioni metalliche sono una piccola percentuale dell’attività di Skorpion Engineering. «Da sempre
siamo specializzati nelle materie plastiche −
sottolinea Moriggi − ma abbiamo percepito
le grandi potenzialità dell’utilizzo di polveri
metalliche. Attualmente l’unica resistenza si
traduce in termini di costi, che sono ancora
elevati. Qualità e tempi di produzione sono
invece sicuramente un vantaggio per qualsiasi tipologia di cliente».
Zare
Più che un semplice service, alla Zare
amano definire la loro struttura come una
“fabbrica dedicata alla produzione additiva” dotata di 15 impianti per stampa 3D
di classe industriale e di un laboratorio di
lavorazione, finitura e ripresa meccanica
indispensabile per valorizzare al 100% la
produzione additiva. «Di questi quindici impianti − dice Andrea Pasquali, RP Manager
di Zare − sette sono per la sinterizzazione di metalli. L’ultimo arrivato in fabbrica è
l’imponente XLine 2000R di Concept Laser,
con una camera di lavoro di 800×400×500
millimetri». Il service crede molto nella collaborazione, in questo settore. «Uno dei
vantaggi della produzione in additivo − af-
ferma Pasquali – è la versatilità. Il rovescio
della medaglia è l’essere tentati di servire
tutti con criteri di scelta deboli. Abbiamo attuato accordi di fornitura di rilievo per poter
disporre di materiali esclusivi e performanti
come la famiglia Windform di CRP Technology e lo Scalmalloy di Airbus. Questo, di
conseguenza, ci proietta a essere partner
industriali ideali quando si devono produrre
progetti critici, come nel motorsport e nel
settore aeronautico».
Il limite della tecnologia anche per il manager di Zare è rappresentato dalle dimensioni
della camera di lavoro, anche se la Concept
Laser XLine 2000R recentemente adottata
dal service ha raggiunto dimensioni ragguardevoli. «Nel momento in cui le esigenze
di produzione aumentano e si diversificano
− aggiunge Pasquali − assume un peso importante nella pianificazione dei lotti produttivi anche l’eventuale cambio materiale.
Sugli impianti di sinterizzazione dei metalli
rimane a tutt’oggi un’operazione onerosa
per tempo e risorse umane sulla quale credo
valga la pena, da parte dei produttori, investire per il futuro». In Zare oggi oltre la metà
delle lavorazioni riguarda la stampa 3D dei
metalli, con un costante aumento percentuale. «La crescita è sostenuta anche dalla
perfetta lavorabilità e ripresa meccanica
che è possibile svolgere sul pezzo grezzo
all’uscita di macchina» prosegue Pasquali.
«È anche questo il senso dell’alleanza che ci
lega da tempo a CRP Meccanica».
Infine, per quanto riguarda la risposta del
mercato alla stampa 3D di metalli, il manager di Zare è del parere che vi sia abbastanza sensibilità per quando riguarda la
prototipazione, meno per ciò che concerne
la realizzazione di pezzi definitivi o i lotti produttivi. «La stampa 3D, anche dei metalli
− conclude Pasquali − è ancora percepita
come ciò che accade prima di far entrare in
gioco le tecniche di produzione tradizionali
e, spesso, incontriamo diffidenza quando
affermiamo che le caratteristiche meccaniche e funzionali di un pezzo realizzato in
additivo sono identiche al pezzo ottenuto dal
pieno. La progettazione in additivo è il vero
driver di settore, è ciò che può portare reale
valore all’industria nei prossimi anni». ∞
dicembre · 2016 19
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prodotto, realizzando prototipi estetici o funzionali, sia nella fase produttiva
vera e propria.
Moreno Soppelsa
Fabbricare con la stampa 3D
Fabbricare
con la
stampa 3D
Tecnologie, materiali e metodologie
per la manifattura additiva
Questo libro è pensato per gli imprenditori, i progettisti e gli addetti alla produzione
che vogliono avere una panoramica completa delle tecnologie attuali di produzione e prototipazione additiva, in modo da
poter decidere se e come introdurre la
stampa 3D nelle loro aziende.