Come creare in modo diverso con DMLS®?
Blog sulla produzione additiva
13 luglio 2021 | Tempo di lettura: 4 min
Al giorno d'oggi, tenendo conto di tutti i vantaggi offerti dalla tecnologia di stampa 3D in metallo DMLS®, progettare un nuovo prodotto è diventato facile come preparare una torta, anzi, addirittura senza supporto!
Una ricetta per creare un prodotto straordinario
Vi mostrerò come abbiamo progettato una penna utilizzando tutti i vantaggi e la libertà offerti dalla produzione additiva.
Vi darò la ricetta per combinare tutti gli ingredienti e stampare un prodotto fantastico.
Gli ingredienti:
- Un'idea di partenza
- Un team che pensa fuori dagli schemi
- Un tocco di esperienza
- Poche conoscenze sul processo di AM
- Un EOS M 290
- Un pizzico di EOS Titanium Ti64
- Un po' di pazienza con alcuni loop di iterazione (non è facile aspettare che la "torta" sia pronta da mangiare)
Come al solito, si raccomanda una grande dose di creatività.
Avvio del processo di progettazione
A volte la sfida principale è il punto di partenza. Lo stesso problema che si incontra con le torte: Non è facile scegliere quella giusta tra le tante possibilità - tutte sembrano gustose.
In questo caso particolare, la scelta di progettare una penna è nata da una discussione "casuale" con i miei colleghi. L'idea era quella di creare qualcosa di familiare, che usiamo tutti i giorni, ma che allo stesso tempo potesse mostrare la maggior parte dei vantaggi del processo AM - come la produzione di qualcosa dal design accattivante - spingendo al contempo i confini di questa straordinaria tecnologia.
Aggiungete un tocco di esperienza nella progettazione
Quando si pensa a modi efficienti per progettare questa penna, l'AM si rivela utile perché offre libertà di progettazione. La possibilità di creare e produrre quasi tutte le forme, per quanto complesse, senza i vincoli della produzione convenzionale è, infatti, il sogno ultimo di ogni designer. Il design bionico è un esempio perfetto che descrive questo concetto.
Tuttavia, questa ricetta è un processo puramente progettuale; non è stata implementata alcuna tecnica di ottimizzazione.
Il design bionico consente a progettisti e ingegneri di realizzare strutture e oggetti ispirati agli organismi naturali nel loro ambiente: le forme morbide sono il risultato di un processo ben congegnato in cui la natura utilizza solo la quantità di materiale necessaria. Il design bionico è ampiamente utilizzato nel processo di progettazione additiva e può, ad esempio, essere combinato con tecniche di ottimizzazione topologica. L'obiettivo è sempre quello di creare il componente perfetto. Soddisfare tutti i requisiti utilizzando la quantità minima di materiale.
Aggiungere una buona dose di conoscenza del processo di stampa durante la fase di progettazione.
La penna è composta da tre pezzi diversi: il cappuccio e due parti diverse che, una volta assemblate, formano l'alloggiamento del refill della penna. Il design delle tre parti è influenzato dalla direzione di stampa: tenendo conto della forma della penna, l'opzione migliore è quella di stampare in verticale. Perché? Per inserire il maggior numero possibile di parti nella piattaforma di costruzione, riducendo così i costi di produzione e creando la migliore qualità superficiale possibile. Per questo motivo, le tre parti sono progettate per essere completamente autoportanti, quindi non c'è bisogno di una struttura di supporto.
La sfida principale che abbiamo dovuto affrontare è stata quella di implementare un "meccanismo", un'integrazione funzionale per i componenti, al fine di consentire l'inserimento e, in futuro, la sostituzione della cartuccia di ricarica dell'inchiostro. La soluzione: una corona assiale-simmetrica su entrambi i lati. I vantaggi: Facilità di montaggio e smontaggio del corpo della penna. In questo modo, è possibile sostituire una cartuccia d'inchiostro vuota e avere una sufficiente rigidità della penna stessa.
EOS Titanium Ti64 è il miglior candidato per questo tipo di applicazione. Offre quasi le stesse prestazioni dell'acciaio inossidabile in termini di rigidità, pur essendo quasi altrettanto leggero dell'alluminio. Dopo cinque cicli di progettazione, siamo arrivati al sistema di chiusura finale. L'alta definizione del processo EOS Ti64 Performance (30 µm) consente una perfetta corrispondenza tra le superfici e una forte connessione tra le parti. Inoltre, l'alta definizione del processo consente l'implementazione di loghi e altri tipi di personalizzazione (ad esempio, il nome del proprietario o il nome di un evento speciale o altro).
Una volta completata la progettazione, il passo successivo è la preparazione dei dati per il processo di stampa. Il processo DMLS®richiede una quantità minima di strutture di supporto per fissare il pezzo alla piattaforma di costruzione. Le strutture di supporto sono spesso necessarie per completare con successo il processo di stampa. Tuttavia, comportano l'uso di più materiale e tempi di stampa e post-elaborazione più lunghi. Inoltre, le superfici a cui sono collegate soffrono in termini di qualità finale. Tuttavia, è essenziale mantenere i pezzi fortemente collegati alla piattaforma di costruzione. Questo permette di dissipare tutto il calore generato durante le fasi di esposizione multipla.
Per questo motivo abbiamo avuto l'idea di sviluppare un tipo speciale di supporti specifici per queste parti, chiamati "prop-support". Viene creato un sottile guscio di materiale con una piccola fessura, che li mantiene saldamente collegati alla piattaforma di costruzione. Un sottilissimo strato di polvere separa i supporti per puntelli dai pezzi, garantendo un'elevata qualità della superficie. Naturalmente, per trovare la forma perfetta dei supporti, la distanza di offset corretta e i parametri di stampa adatti, abbiamo eseguito un DoE (Design of Experiment) utilizzando EOSPRINT.
Il passo successivo è la simulazione del processo. Grazie a software come Amphyon © di Additive Works, è possibile avere un'anteprima del processo di stampa. In questo modo è possibile evitare potenziali errori o distorsioni e garantire la qualità finale.
Stampare tutti gli ingredienti con il sito EOS M 290 e attendere che il lavoro sia pronto.
Come già detto, un'altra fase essenziale di questo processo è la post-lavorazione, perché migliora la qualità della superficie. In questo caso, la decisione finale è stata quella di utilizzare un processo di sabbiatura sui pezzi e poi di lucidarli con una macchina burattatrice.
Tutto sommato, come accade quando si prepara una torta, si possono ottenere risultati sorprendenti utilizzando gli ingredienti giusti, rispettando la procedura e aggiungendo un tocco di creatività!
