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In questo articolo, imparerete cosa sia la produzione additiva di metalli, quali tecnologie siano accessibili e quali capacità di fabbricazione additiva dei metalli siano disponibili in Autodesk Fusion 360.

La fabbricazione additiva è ormai una norma nei flussi di lavoro inerenti al design e all’ingegneria odierni. I designer e gli ingegneri sono abituati ai macchinari FFF a ragione della loro accessibilità, dei prezzi abbordabili e poichè la plastica è di facile reperibilità. Con l’evoluzione dell’industria, tuttavia, si iniziano a osservare applicazioni in metallo più accessibili. Ora sono addirittura disponibili macchine da tavolo per la produzione additiva in metallo.

In sintonia con questo mutamento dell’industria, Fusion 360 ha introdotto funzionalità di stampa dei metalli nel suo spazio di produzione additiva attraverso delle estensioni. Quindi, sembra che sia il momento perfetto per parlare della produzione additiva dei metalli: cos’è? Quali sono le varie tecnologie di produzione additiva dei metalli disponibili? Come potrebbe tornarvi utile questo processo? Continuate a leggere per ottenere un resoconto completo su questa stimolante tecnologia.

Produzione additiva di metalli: utilizzi e funzionalità

Dunque, cominciamo con la domanda dalla risposta più semplice: perché dovrebbe interessarvi la fabbricazione additiva di metalli? Le ragioni più significative sono le seguenti:

• Maggiore longevità della parte (metallo rispetto alla plastica) per l’uso nella prototipazione e nei test, o anche come parti finali della produzione. 
• Se la parte finale sarà prodotta in metallo, perché non prototiparla in metallo?
• Rispetto alla lavorazione tradizionale, la fabbricazione additiva in metallo è relativamente conveniente. Può essere eseguita sul vostro tavolo da lavoro, poichè occupa meno spazio di un macchinario CNC. Inoltre, permette a chiunque di prototipare anzichè solo agli operatori CNC qualificati.

Se siete alle prime armi con la fabbricazione additiva in metallo, potreste non sapere che esistono una moltitudine di tecnologie, ognuna con i suoi pro e contro, atte alla produzione di parti metalliche stampate in 3D.

Sistemi Powder Bed (fusione a letto di polvere)

SLM e DMLS

Se siete utenti esperti di produzione additiva, avete senza dubbio familiarità con la sinterizzazione laser selettiva (SLS). La SLS usa una polvere plastica in combinazione con un laser che scioglie la polvere lungo la traccia del percorso del laser. Man mano che stratifica più polvere, fonde gli strati e forma il prodotto. 

La SLS è la forma più antica e più comune di stampa 3D che impiega plastiche in polvere. Questa tecnologia è ben sviluppata, coerente e affidabile. Nel caso della produzione additiva in metallo, la tecnologia in questione è la Direct Metal Laser Sintering (DMLS) o la Selective Laser Melting (SLM). Entrambe le tecnologie sono concepite in modo molto simile alla SLS.  

SLM e DMLS usano un processo similare legando insieme il metallo con un laser, usando materiali di supporto per gli angoli di sporgenza, e così via. Si tratta di una tecnologia molto affidabile, ben sviluppata e che produce componenti di alta qualità. Tuttavia, i metalli in polvere sono altamente volatili e, se non maneggiati correttamente, vi è un rischio di deflagrazioni, senza dubbio molto pericoloso.

Ad ogni modo, nuove aziende stanno introducendo i benefici della produzione DMLS alle masse, come Xact Metal, ad un costo drasticamente inferiore rispetto alla maggior parte delle altre macchine disponibili sul mercato. Tali macchinari hanno dimensioni e costi notevolmente ridotti rispetto a quelli delle precedenti generazioni, il che li rende più accessibili alla maggior parte delle aziende. 

Electron Beam Melting – EBM (fusione a fascio di elettroni)

Con un nome come fusione a fascio di elettroni, non dovrebbe sorprendere che questa tecnologia sia un’evoluzione dei sistemi basati sul laser di cui sopra. La differenza fondamentale tra i sistemi laser e l’EBM è che quest’ultimo utilizza un fascio di elettroni che investe un letto di polvere, il quale si fonde al contatto con il fascio creando gli strati di stampa.  

Si tratta di una tecnologia ad alta velocità che può ridurre al minimo la quantità di deformazione potenziale nel componente. Mantenendo il letto di polvere ad una temperatura stabile, il cambiamento di temperatura non sarà così estremo quando la polvere fonderà. Il compromesso, in questo caso, sta nella precisione e nel volume di costruzione. I fasci di elettroni non sono sottili come un laser, quindi le parti risultano più “grezze” rispetto alle controparti DMLS, e attualmente le macchine DMLS/SLM sono disponibili con volumi di costruzione molto più ampi delle loro controparti EBM. 

Sistemi feed-based (a bobina)

Nella massima onestà, si tratta dei miei apparecchi preferiti, ma non perché siano necessariamente migliori: hanno solo un aspetto più cool. I sistemi feed-based solitamente funzionano con una bobina o una tramoggia di materiale grezzo. Lavorano fondendo e stendendo in un modo che vi sarà molto familiare se avete usato stampanti 3D FFF, ma sono, in realtà, più strettamente legati alla saldatura ad arco.  

DED

I sistemi DED basati su tramogge funzionano disperdendo polvere di metallo che viene fusa dalla fonte di calore. Queste macchine stendono il metallo sparandone particelle da una tramoggia lungo il percorso di un raggio laser o di un fascio di elettroni, atto a fondere il materiale all’impatto. Il getto di materiale grezzo è di solito schermato da un gas inerte per proteggerlo dall’ossigeno presente nell’aria (giusto per evitare che esploda tutto), dando la possibilità di produrre parti rapidamente. Il DED consiste nel posare metallo fuso direttamente sulla piastra strato dopo strato, costruendo in tal modo parte.  

I sistemi DED sono di facile implementazione, stampano molto rapidamente e producono parti ben solide poiché il processo ha un impatto minimo sul modo in cui i metalli cristallizzano mentre si raffreddano. Tuttavia, le parti realizzate con DED hanno tipicamente finiture molto ruvide. Di conseguenza, la maggior parte delle parti DED vengono post-processate in una macchina CNC per dar loro una finitura accurata, ma tale processo non è necessario, strettamente parlando, a meno che la precisione massima della forma finita sia necessaria (e nella maggior parte dei casi, lo è). 

WAAM (saldatura ad arco)

Il Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) è un sottoinsieme del processo DED, ma vale la pena menzionarlo indipendentemente. WAAM applica gli stessi principi di DED, ma usa specificamente la tecnologia di una saldatrice ad arco. Si creano strati con il passaggio di un filo di materiale su una piastra per creare l’arco. Come altre tecnologie DED, WAAM produce parti molto velocemente con caratteristiche stabili dei materiali, ma risultano molto grezze.  

Questi sono solo alcuni esempi di tecnologie di produzione additiva del metallo. Si stanno esplorando altri sistemi, dallo sparare particelle di metallo a velocità Mach su piastre di costruzione, a nano particelle trasportate attraverso un liquido che si fondono tra esse durante l’evaporazione per creare parti. Tale processo è simile all’incredibile tecnologia di XJET, o al metodo di lavorazione di Spee3D.

Produzione additiva in metallo con Fusion 360

Come avete constatato, la produzione additiva in metallo è una tecnologia entusiasmante, con grandi applicazioni attuali e un potenziale entusiasmante per il futuro. Siete interessati a stampare parti in metallo con Fusion 360? Date un’occhiata all’estensione Fusion 360 Additive Build.