Alcuni imprenditori meccanici si chiedono come verranno stampati in 3D i loro componenti in alluminio.
In risposta io gli chiedo sempre questo: perché non vuoi produrre quel componente in acciaio?
E tanti di loro rimangono perplessi. Perché dovrebbero cambiare il materiale, passando dai metodi tradizionali alla stampa 3D? I motivi per farlo sono tanti e in questo articolo li passeremo tutti in rassegna.
Il concetto che voglio che ti porti a casa oggi è questo: ogni materiale ha il suo specifico ambito di applicazione.
L’alluminio viene utilizzato prettamente nel settore aeronautico, aerospaziale e in quello automobilistico competitivo. Inoltre, l’alluminio viene sfruttato anche per produrre pentolame, lattine e carta da cucina.
Questi settori d’applicazione sfruttano la leggerezza dell’alluminio (con un peso specifico di 2,7 grammi su centimetro cubo). Il settore meccanico, invece, sfrutta l’acciaio per la resistenza all’attrazione e all’oscillazione.
Venendo da una realtà meccanica, che sfrutta ancora i metodi tradizionali, penserai che l’alluminio sia un materiale facile da maneggiare anche nella produzione additiva, ma non è così.
Mentre l’alluminio si lavora meglio in asportazione truciolo, per passare da un componente semplice ad uno complesso con la stampa 3D conviene sfruttare l’acciaio.
Oltre per la facilità di elaborazione, i motivi per i quali con la stampa 3D ti conviene produrre i componenti in acciaio sono questi:
1) Con l’acciaio riesci a fare trattamenti di indurimento migliori
L’acciaio, rispetto all’allumino, è un metallo che rende al meglio durante il processo di tempra all’interno della stampante, grazie alla sua conducibilità termica.
Dopo che la polvere d’acciaio è stata sinterizzata dal laser, il processo di solidificazione permette al materiale di indurirsi, diventando resistente alle oscillazioni meccaniche.
2) La polvere d’acciaio è la più economica di tutto il regno dei sistemi additivi
Purtroppo, non posso mostrarti dei prezzi precisi, perché ogni fornitore preferisce tenere nascosto il proprio listino prezzi, ma posso darti delle stime.
Mentre l’alluminio di tipi AlSi10mg e AlSi7Mg ha un costo che si aggira attorno ai 200 euro al kg; un acciaio 316 L costa dai 45 ai 59 euro al kg.
Ciò che rende costoso l’utilizzo dell’alluminio nella stampa 3D non è solo la polvere in sé, ma anche il gas che viene utilizzato.
3) L’alluminio può mettere in pericolo la vita dei tuoi operatori, soffocandoli con un terribile gas killer
Le leghe d’alluminio, in particolare quelle che hanno una concentrazione di manganese maggiore di 0.10, e di magnesio, dai 0. 25 agli 0.45, sono altamente infiammabili sottoposte ad alte temperature e al contatto con l’ossigeno.
Questa caratteristica comporta il bisogno di utilizzare un gas che tolga l’ossigeno dalla camera di stampa. L’argon è un gas che va in sostituzione dell’ossigeno, rendendo la stampa in componenti di alluminio sicura contro le esplosioni.
Ciò che non è sicuro è l’utilizzo dell’argon, che sostituisce all’ossigeno nei polmoni degli operatori, soffocandoli. Anche una minima fuoriuscita di argon può causare la morte istantanea, come spiega anche Punto Sicuro. A riguardo ho scritto un intero articolo, che trovi a questo link.
Ma c’è di più: l’argon è un gas costosissimo, il che rende la produzione in stampa 3D di componenti in alluminio un investimento costoso, non più conveniente per il business di un’azienda meccanica.
Stampare in 3D deve essere economicamente conveniente, ecco perché ho scelto di specializzare la stampante 3D4STEEL, l’Orso Blu, solo negli acciai.
I motivi per cui ho scelto di specializzare la stampante 3D4STEEL negli acciai sono questi:
– L’acciaio è il materiale più utilizzato nell’industria meccanica.
Come ti dicevo, ogni settore d’applicazione ha il suo materiale adatto.
– L’acciaio, oltre a costare meno, non è una polvere reattiva, quindi puoi produrre i tuoi componenti anche senza l’uso dell’argon.
Con la stampante 3D4STEEL sfruttiamo l’azoto, un gas già presente per il 78% nell’atmosfera terreste, che preleviamo gratuitamente dall’aria, tramite un generatore (brevettato 3D4STEEL).
Uno dei motivi per cui ho scelto di specializzare la stampante 3D4DTEEL negli acciai, è per preservare la salute degli operatori. Il quotidiano sulla sicurezza sul lavoro, Punto Sicuro, specifica che l’azoto è un gas inerte, che non appartiene a nessuna categoria di pericolosità.
Perché dovresti produrre i tuoi componenti in acciaio con la stampa 3D e non in alluminio?
Oltre ai motivi che abbiamo già visto, devi considerare anche le proprietà dell’acciaio, che vanno incontro alle esigenze di una produzione meccanica.
– L’acciaio è resistente e, grazie alla stampa 3D, anche leggero.
L’acciaio è il re dei metalli per la sua capacità di resistenza alla trazione, allo snervamento e alla corrosione. Grazie alla stampa 3D puoi aggiungere un’altra caratteristica utile a questo metallo: la leggerezza.
I sistemi additivi sfruttano l’ottimizzazione topologica, un insieme di calcoli matematici che distribuiscono il materiale solo nei punti strategici, evitando di appesantire inutilmente il componente.
Con la stampa 3D puoi ottenere dei pezzi in acciaio alleggeriti al loro interno, ottenendo così un peso ridotto
Maneggiare l’acciaio nell’asportazione truciolo è molto impegnativo, ecco finora, con i metodi tradizionali, preferisci sfruttare l’alluminio per ottenere componenti più complessi.
Quando si parla di stampa 3D, però, l’acciaio è la polvere migliore da scegliere perché ti evita il rischio di soffocare i tuoi operatori e ti permette di risparmiare sui costi del materiale.
Uno dei comandamenti della stampa 3D per l’applicazione meccanica è proprio questo:
“produci in asportazione truciolo in alluminio;
con la stampa 3D realizzi geometrie complesse in acciaio”
– Una stampante 3D specializzata in un unico materiale
Le stampanti 3D generaliste ti permettono di produrre con più polveri metalliche insieme.
Il problema, oltre all’utilizzo del pericoloso argon, è che le stampanti 3D generaliste non performeranno al meglio con nessuna polvere metallica in particolare.
Questo è il motivo più importante per cui ho deciso di specializzare la stampante 3D4STEEL.
Ogni suo componente è stato ingegnerizzato e disegnato per performare al meglio per gli acciai:
- Il dosatore;
- Il recoater (spatola distributore), ingegnerizzato per adattarsi al peso specifico della polvere d’acciaio, in modo che venga distribuita sul piatto di stampa con la velocità corretta;
- Il circuito dei gas studiato e ottimizzato per gli acciai;
- La gestione della polvere (recupero, setaccio e tramoggia) sempre in funzione del peso specifico, delle caratteristiche chimiche e delle dimensionali delle polveri d’acciaio.
Preferire tecnologie specializzate per un unico settore e un unico materiale ti permette di godere prestazioni più alte.
Affidarti ad una stampante 3D che non è specializzata per nessun settore o materiale specifico, è come comprare un Harley Davidson e usarla per fare dei giri nei boschi.
Ora che ti ho mostrato come l’alluminio e l’acciaio non sono due materiali interscambiabili, devo rispondere alla seconda domanda probabile domande, che ti frulla nel cervello:
mi conviene di più produrre i miei componenti con i metodi tradizionali o con i sistemi additivi?
Ho creato un caso studio gratuito che mette in comparazione la produzione di un piegatore meccanico, prima con i metodi tradizionali, e poi con i sistemi additivi.
Non troverai da nessun’altra parte una comparazione fra le due tecnologie, perché i grandi produttori di stampanti 3D generaliste non sono imprenditori meccanici, quindi loro non pensano che tu abbia bisogno conoscere i vantaggi economici di questa nuova tecnologia, confrontandoli con i metodi produttivi che stai già utilizzando.
Io sono un imprenditore meccanico come te e la prima domanda che mi sono posto è stata proprio questa:
quanto mi costerà produrre i miei componenti meccanici in acciaio con la stampa 3D, rispetto ai metodi tradizionali?
Ecco che qui potrai trovare la risposta: scarica il caso studio gratuito, cliccando sul bottone in fondo alla pagina.
Oggi non ti ho ancora scritto nessuna citazione. Aspetta che rimedio subito: dato che ti sto dando l’opportunità di reperire informazioni gratuite sulla stampa 3D per poter armarti di una tecnologia, che la tua concorrenza ancora non ha, voglio lasciarti con una frase del filosofo Francesco Bacone.
“Una persona saggia crea più opportunità di quante ne trova.”
Buona lettura,
Ivano Corsini
