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Lavorazione compositi

Lavorazione compositi

Stampi e mandrini in 3D per parti in materiali compositi

I modelli e gli stampi realizzati in 3D possono resistere al calore e alla pressione dei processi di sovrapposizione degli strati di materiale composito. In alternativa alle tecniche di laminatura CNC o manuali, la stampa 3D diretta di un file CAD permette di risparmiare in termini di tempo e costi, migliorando al contempo la precisione. Per la produzione di volumi ridotti di parti composite, la stampa 3D di anime solubili fornisce un metodo efficiente per eliminare costose attrezzature e rendere possibile modifiche rapide del progetto.

Produrre con stampa 3D stampi e mandrini solubili conviene

Digital manufacturing - Stampa 3D per accelerare il lay-up dei materiali compositi


Nella produzione di parti con materiali compositi la stampa 3D viene usata per sostituire lo stampo tradizionale con un nucleo solubile stampato in 3D, accelerando il lay-up della parte e riducendo i tempi di lavorazione. Le parti composite cave rappresentano una sfida unica per la produzione. Le anime sono usate per creare le cavità nelle strutture composite quando sono necessarie superfici interne levigate e la costruzione deve essere priva di giunture. Alcune anime possono essere facilmente rimosse se la geometria della parte lo permette mentre fanno eccezione le configurazioni che contengono al loro interno un nucleo o un mandrino per le quali è richiesto un attrezzo che viene poi distrutto.

Le anime impiegate tradizionalmente, fatte di ceramica o di uretano, presentano diversi problemi:
- possono limitare la forma della parte
- richiedono la produzione di attrezzature macchina specifiche
- usano procedure di rimozione impattanti
- sono difficili da maneggiare, particolarmente fragili

Perchè usare una stampante 3D FDM?

Le anime stampate in 3D con la tecnologia FDM sono fatte dello stesso materiale solubile che viene usato come struttura di supporto delle parti FDM. Tuttavia, diversamente da altri materiali che richiedono una rimozione fisica che potrebbe danneggiare la parte durante l'estrazione dell'anima, i nuclei solubili stampati in FDM possono essere facilmente disciolti un una soluzione detergente, riducendo così il rischio. Inoltre, la stampa 3D FDM consente una maggiore libertà progettuale rispetto ad altre tecnologie. Questo permette la creazione di anime più robuste, con geometrie anche complesse, che generano parti composite con performance e funzionalità migliorate. 

I mandrini solubili prodotti con materiali per stampa 3D FDM possono sopportare la temperatura e la pressione tipiche del processo di produzione dei compositi. Poichè il nucleo è prodotto con un processo automatizzato e il composito può essere sagomato direttamente sul nucleo solubile stesso, buona parte delle attrezzature e delle lavorazioni viene eliminata.
Le stampanti 3D Stratasys con tecnologia FDM offrono una soluzione ideale e vantaggiosa per la realizzazione di strumenti per la lavorazione dei materiali compositi:
  • Robuste termoplastiche resistenti al calore in grado di resistere al trattamento in autoclave e ad altre sollecitazioni
  • Materiale a perdere resistente al calore e dimensionalmente stabile per forme cave complesse
  • Elevato livello di precisione e risoluzione degli strati da 127 micron (0,005 pollici).

Riduci i costi di produzione, migliora la precisione

I pezzi personalizzati in materiale composito sono spesso incredibilmente costosi, essendo generalmente realizzati con stampi costruiti a mano o lavorati con sistemi CNC. La realizzazione manuale di uno stampo richiede le stesse operazioni del pezzo che deve produrre: vale a dire stratificazione di tessuto impregnato di resina su un modello master, indurimento dello stampo e rimozione del master per produrre la cavità. Questo processo richiede manodopera specializzata e un lungo processo iterativo per adattare lo stampo alle specifiche. Poiché durante l'indurimento sia la parte che lo stampo si espandono, è difficile prevedere le dimensioni finali. D'altra parte, anche se gli stampi ottenuti per lavorazione meccanica possono essere più precisi, la lavorazione CNC allunga i tempi e aumenta i costi di produzione.

Cosa può fare la stampa 3D Stratasys

Migliorare il livello di precisione eliminando al contempo il lungo processo iterativo di ottimizzazione degli stampi. Passare dal progetto al pezzo finito in pochi giorni piuttosto che in vari mesi, eliminando processi secondari lenti e costosi.
Costruire strumenti robusti con dimensioni che ne garantiscono la stabilità, in grado di resistere a forti sollecitazioni e al trattamento in autoclave.
Ridurre il peso con la libertà di produrre forme complesse, topologicamente ottimizzate senza incrementare i costi.
Produrre pezzi cavi complessi con materiali solubili sviluppati appositamente strumenti a perdere.

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