Strumenti stampati in 3D per la produzione di fibre modellate

"Utilizzando le macchine EOS siamo in grado di produrre componenti robusti che non potrebbero essere realizzati con macchine di altri fornitori".

Peter Paul Payr | Amministratore delegato Payr Engineering

Sfida

Pasta stampata: la parola stessa non è così comune come il materiale. Che si tratti di carta da macero o di materiali fibrosi rinnovabili come le erbe, sempre più aziende utilizzano materiali riciclati e riciclabili come imballaggi protettivi. Nel settore della vendita al dettaglio, questi materiali vanno dal cartone per le uova citato all'inizio agli imballaggi su misura che proteggono gli apparecchi elettronici o domestici. Grazie ai progressi tecnologici, oggi questo materiale può fare ancora di più. Repellente ai grassi, resistente all'acqua: tutto questo è possibile senza la plastica.

Di conseguenza, il materiale è diventato interessante anche per altri campi di applicazione. Finora il problema era il numero di pezzi necessari per l'imballaggio. Uno dei motivi è il processo di produzione. Fondamentalmente, il materiale disciolto in acqua - la cosiddetta pasta - viene aspirato in uno stampo perforato che ha un rivestimento di molte piccole aperture per mezzo del vuoto. Il liquido defluisce o viene aspirato attraverso questi schermi. Gli stampi perforati venivano solitamente coperti con il setaccio a mano, soprattutto nei siti di produzione asiatici: una procedura molto costosa e che richiedeva molto tempo. 

Payr ha affrontato questi problemi, concentrandosi sullo strumento e in particolare sul setaccio: "La finitura manuale di un componente di questo tipo sarebbe troppo costosa in questo Paese ed è associata a lunghi percorsi di trasporto all'estero, che a loro volta comportano dei costi. A causa dei tempi di produzione e di realizzazione del processo tradizionale, c'era un potenziale di ottimizzazione in entrambi i casi", spiega Peter Paul Payr, amministratore delegato di Payr Engineering e azionista del Gruppo Payr. "Per questo motivo abbiamo cercato un'alternativa per la produzione dello schermo e l'abbiamo trovata nella produzione additiva".

Soluzione

Payr ha proposto un approccio particolarmente innovativo: lo stampo e la griglia erano costituiti da due componenti: un'anima metallica e una struttura reticolare, che veniva modellata e applicata manualmente. Grazie alla produzione additiva, è stata sviluppata un'innovativa struttura di drenaggio che ora combina le funzioni originali dello stampo staticamente stabile e del drenaggio regolarmente distribuito sull'intero stampo in un unico pezzo. Di conseguenza, è necessaria una sola fase di produzione. Questo semplifica ulteriormente la produzione e accelera il processo nel suo complesso, pur mantenendo la stessa alta qualità.

Il materiale scelto da Payr è la plastica PA 12, comune nella produzione additiva. È poco costoso e sufficientemente resistente perché la stampante 3D utilizzata riproduce in modo eccellente la struttura fine dello schermo. Peter Paul Payr conferma che non si tratta di una scelta a priori: "EOS ha un prodotto estremamente performante nel suo portafoglio con EOS P 396. Le prestazioni superano in modo significativo quelle di altri produttori noti, soprattutto per quanto riguarda le strutture reticolari. Non siamo riusciti a raggiungere la stabilità del componente necessaria per questa applicazione con nessun altro dispositivo".

La precisione è fondamentale, e quindi critica per il successo, per poter controllare correttamente la resistenza al flusso della pasta: da un lato, la geometria della struttura di drenaggio determina la quantità di materiale che si attacca allo stampo e la successiva stabilità dell'imballaggio. Dall'altro, influisce sulla quantità di umidità rimanente, che incide sul tempo di essiccazione. Naturalmente, la produzione additiva porta anche qui i suoi vantaggi "classici", come la grande libertà di progettazione dello stampo e il breve tempo complessivo richiesto per la sua produzione.

Risultati

Tuttavia, il momento della verità arriva sempre quando si verifica se gli obiettivi sono stati raggiunti". È qui che il nuovo strumento di Payr è assolutamente convincente: mentre prima i tempi di approvvigionamento erano di diversi mesi, ora la nuova unità di aspirazione combinata è disponibile in poche settimane. Altrettanto importante - e impressionante - è la riduzione dei costi ottenuta grazie alla conversione: "Possiamo offrire ai nostri clienti un vantaggio significativo. Il costo di produzione dell'utensile è inferiore di almeno il 50% rispetto al metodo di produzione tradizionale. Questo rende gli stampi stampati in 3D interessanti per il confezionamento di piccole quantità o di varianti", afferma con orgoglio Peter Paul Payr. Grazie alla libertà di progettazione offerta dalla produzione additiva, è anche possibile produrre imballaggi finali con diversi spessori di parete, cioè il materiale viene utilizzato solo dove è necessario.

Insieme alla tecnologia di vagliatura ottimizzata, Payr ha rivisto l'intero processo produttivo e, sulla base dello strumento ottimizzato, è stata in grado di sfruttare ancora di più le potenzialità del suo impianto di pasta stampata FIBRA MINI, sviluppato in proprio. Ad esempio, è stato possibile migliorare la tecnologia di aspirazione e drenaggio. Ciò si traduce in un minore fabbisogno energetico per l'essiccazione e in una riduzione dei costi del materiale, perché le pareti possono essere rese ancora più sottili, nonostante l'aumento della qualità. Una minore quantità di materiale si traduce in vantaggi per l'intero ciclo di vita, dalla stampa al riciclaggio.

Non c'è modo di quantificare un altro vantaggio per le aziende: la catena di fornitura diventa molto più resistente. Un trasferimento più economico di una fase di produzione non è solo una rarità, ma aumenta anche l'indipendenza dai percorsi prestabiliti per i fornitori di prodotti in pasta stampata. Allo stesso tempo, questa razionalizzazione della catena di fornitura offre ulteriori vantaggi ambientali: se qualcosa non deve essere trasportato per mezzo mondo, ha naturalmente una minore impronta di CO 2e. Ancora più importante per la sostenibilità, tuttavia, è il fatto che la pasta stampata diventi ancora più competitiva e possa quindi sostituire un numero sempre maggiore di imballaggi in plastica.

Per Payr Engineering e i suoi clienti, la conversione nella produzione dello strumento di produzione per la pasta stampata è quindi un progetto di successo sotto molti aspetti. "In quale altro luogo è possibile abbreviare i percorsi di trasporto, ripristinare la produzione e allo stesso tempo ridurre i costi e aumentare la qualità", si chiede Peter Paul Payr. L'intera catena di vantaggi inizia con la tecnologia: la produzione additiva. In futuro, sempre più prodotti come le uova crude saranno trasportati dal produttore al cliente.

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Siamo in grado di eliminare le fluttuazioni della qualità, riducendo al contempo i costi e i tempi di commercializzazione. I nostri clienti diventano più resistenti nella catena di fornitura, riducono i costi di trasporto e la quantità di imballaggi in plastica.

Peter Paul Payr | Amministratore delegato Payr Engineering