Come realizzare dime e fissaggi personalizzati

La progettazione di dime e fissaggi personalizzati può essere facilmente realizzata con strumenti di misura appropriati e un metodo di produzione che permetta di ottenere geometrie complesse, come la stampa 3D. Per prima cosa, progetta il modello in CAD basandoti su disegni CAD, misure ottenute col calibro o scansioni 3D delle parti e delle attrezzature. Il design risultante può essere stampato in 3D, realizzato tramite lavorazione meccanica o utilizzato come master da cui creare uno stampo.

Esistono diversi modi per ottimizzare il processo di progettazione di dime e fissaggi personalizzati, tra cui:

• Aumento della complessità geometrica: la stampa 3D di consente di realizzare elementi complessi e aggiungere numeri, nomi, date e altre informazioni rilevanti senza costi aggiuntivi.

• Riduzione del numero di parti: dime e fissaggi in più parti in genere sono difficili da realizzare tramite stampaggio, ma spesso possono essere stampati in 3D come unica unità, semplificando il workflow. 

• Inserimento di caratteristiche di riferimento nel progetto: dime e fissaggi che includono una caratteristica ideale, come un angolo retto perfetto, rendono l'ispezione della parte finita più facile e accurata.

• Aggiunta di rinforzi per aumentare la rigidità: l'uso di rinforzi e raccordi consente di ottenere supporto strutturale aggiuntivo senza aumentare drasticamente costo o tempo di realizzazione della parte.

• Aggiunta di inserti filettati per migliorare la resistenza: l'aggiunta di inserti filettati o fessure alle parti stampate in 3D per trattenere i dadi durante il fissaggio di un bullone migliora la resistenza di dime e fissaggi stampati in 3D.

• Creazione di tolleranze per consentire la rimozione dei residui della lavorazione meccanica: l'aggiunta di solchi, canali e bordi arrotondati a dime e fissaggi facilita la rimozione di materiale in eccesso e residui durante i processi sottrattivi.

• Considerazione dell'esperienza utente: progetta dime e fissaggi in modo che possano essere utilizzati con una sola mano, permettano di identificare facilmente gli errori di posizionamento e possano mantenere in posizione la parte senza supporto o interazione umana.

Dime e fissaggi possono essere realizzati in un'ampia varietà di materiali; spesso sono realizzati con gli stessi materiali (e gli stessi processi) dei workflow che supportano. Normalmente le aziende produttrici realizzano tramite lavorazione meccanica attrezzature in metallo (talvolta in poliossimetilene, o Delrin, e altri materiali plastici), in-house o attraverso fornitori esterni. La lavorazione meccanica richiede attrezzature e manodopera qualificata costose a causa delle impostazioni CAM e del funzionamento complesso delle macchine. Inoltre, la maggior parte degli strumenti è costituita da assemblaggi composti da più parti, fattore che accresce la complessità. L'esternalizzazione comporta settimane di attesa e costi elevati. Di conseguenza, la produzione di strumenti personalizzati e "just in time" può rivelarsi impegnativa. Tuttavia, a seconda delle forze applicate sulle parti, non è sempre necessario che gli strumenti siano in metallo.

Quando scegli un materiale, considera costo, facilità di fabbricazione, tempo di consegna ed esigenze strutturali. Dime e fissaggi personalizzati possono essere fabbricati in numerosi materiali plastici attraverso produzione additiva o un processo più tradizionale come la fresatura.

Le macchine per l'assemblaggio automatizzato di Koshi Kagaku Kogyo utilizzano molte dime e fissaggi stampati con la stampante 3D SLS Fuse 1.

Le plastiche realizzate con produzione additiva possono avere una morbidezza simile alla gomma, come quelle realizzate con la Elastic Resin 50A Resin o la Flexible 80A Resin, oppure essere rigide e resistenti, come quelle realizzate con polietere etere chetone, la Rigid Resin 10K Resin o materiali SLS di Formlabs come la Nylon 12 Powder. Materiali speciali come l'ESD Resin offrono vantaggi unici come la dissipazione sicura delle scariche elettrostatiche, essenziale per applicazioni come l'assemblaggio di componenti elettronici.

Questa gamma di opzioni permette alle aziende produttrici di adattare progetto o scelta del materiale in base alle prestazioni, senza rendere obsoleto un supporto realizzato tramite lavorazione meccanica o stampaggio. Dime e fissaggi in plastica prodotti in modo additivo hanno spesso tempi di consegna molto più brevi e possono essere fabbricati internamente in poche ore.  

Dime e fissaggi in metallo dovrebbero continuare a essere utilizzati per le applicazioni che prevedono temperature elevate e carichi molto pesanti, come anche per quelle in cui il processo rimarrà invariato per centinaia o migliaia di cicli, fattore che rende la resistenza all'usura molto importante. I supporti di produzione in metallo sono più costosi di quelli in plastica, spesso hanno tempi di consegna di almeno due settimane, sono più pesanti e meno ergonomici.

Negli ultimi anni le stampanti 3D ad alta risoluzione sono diventante meno costose, più affidabili e più facili da usare. La tecnologia di stampa 3D è ora accessibile a molte aziende, ma scegliere tra le diverse soluzioni disponibili non è sempre facile. Leggi questa guida per confrontare le tre tecnologie di stampa 3D più utilizzate: modellazione a deposizione fusa (FDM), stereolitografia (SLA) e sinterizzazione laser selettiva (SLS).

Dime e fissaggi stampati in 3D vengono prodotti solitamente con la FDM perché è una tecnologia rapida, facile da utilizzare e a basso costo. Tuttavia, SLA e SLS sono più adatte per i supporti di produzione che richiedono:

• Maggiore risoluzione, migliore precisione e una finitura superficiale più liscia

• Proprietà meccaniche superiori, come stabilità e resistenza

• Design complessi

• Rendimento più alto

La tabella seguente riassume alcune delle considerazioni principali da fare nella scelta tra SLA o SLS per la stampa 3D dei supporti di produzione. Per maggiori dettagli, consulta il confronto approfondito tra tecnologie di Formlabs.

Le stampanti 3D possono essere acquistate e portate in-house con costi fissi o requisiti in termini di ingombro relativamente bassi. Le stampanti 3D desktop come la Form 3+ di Formlabs hanno un costo di partenza di 2649 € e permettono di ottenere un'ampia gamma di proprietà dei materiali. Anche le macchine da banco, come la stampante 3D SLA Form 3L, o dotate di tecnologia di sinterizzazione laser (SLS) di livello industriale, come le stampanti della serie Fuse, hanno prezzi accessibili e non richiedono la stessa infrastruttura complessa di molte stampanti 3D di grandi dimensioni tradizionali.

Avere queste tecnologie in-house significa che i dipendenti responsabili di un processo, come la termoformatura o la verniciatura, possono facilmente accedere alla tecnologia di stampa 3D per produrre una dima o un fissaggio personalizzato. L'intero processo può richiedere meno di un giorno, riducendo i tempi di inattività e migliorando quasi immediatamente i workflow. L'azienda controlla un maggior numero di aspetti della produzione e può facilmente individuare le aree in cui una dima o un fissaggio personalizzato potrebbero avere un immediato impatto positivo sul workflow.

La stampa 3D è un'ottima soluzione per creare dime e fissaggi per ridurre i casi di danni a parti e attrezzature. I sistemi di bloccaggio tradizionali, come morse e morsetti, non sono in grado di fissare e supportare forme amorfe o parti con dettagli molto complessi. Se vengono utilizzati, possono causare danni a causa di un'aderenza inadeguata o di un attacco forzato. Ad esempio, posizionatori stampati in 3D con un materiale morbido potrebbero ridurre le sollecitazioni del processo di assemblaggio rispetto ai posizionatori rigidi realizzati con un blocco di plastica o metallo fresato.

Pankl Racing Systems è un fornitore per il settore automobilistico specializzato nello sviluppo di componenti per motori e di trasmissioni per auto da corsa, veicoli ad alte prestazioni e applicazioni aerospaziali. L'azienda ha adottato la stampa 3D SLA in-house per produrre dime personalizzate e altre attrezzature. 

Per un ordine particolare, il team di Pankl Racing Systems ha dovuto produrre gruppi riduttori per motociclette mediante molteplici fasi di lavorazione meccanica dell'acciaio utilizzando torni automatici. Ogni fase di lavoro nei torni automatici richiede un'apposita dima per ciascun tipo di ingranaggio. L'esternalizzazione delle dime avrebbe comportato sei settimane di attesa. Grazie alla stampa 3D in-house con le stampanti SLA di Formlabs, il team ha potuto ridurre i tempi di attesa del 90% e i costi dell'80-90%, ottenendo un risparmio di 150 000 €.

La termoformatura è un processo di produzione che consiste nel riscaldare delle lastre di plastica e conferire loro la forma desiderata mediante pressione, forza meccanica o applicazione di vuoto. Per uno specifico lavoro presso Productive Plastics, il telaio di fissaggio della macchina era più grande dello stampo. Per evitare di utilizzare una lastra più grande (e più costosa) del necessario, il team avrebbe dovuto fermare la produzione per aspettare un distanziatore personalizzato. Productive Plastics ha quindi utilizzato una stampante 3D in-house per fabbricare un fissaggio personalizzato che ha corretto il distanziamento tra lo stampo e il telaio. 

La produzione in-house di dime e fissaggi stampati in 3D può ridurre i tempi di inattività, accorciando la distanza tra il problema e la soluzione. I dipendenti che conoscono il flusso di produzione possono identificare i problemi prima che si presentino e progettare dime e fissaggi per ottimizzare i processi. Comunicando facilmente con i colleghi, possono identificare i punti critici e progettare dime e fissaggi entro 24 ore per rendere i processi più sicuri, efficienti o precisi. 

In confronto, l'esternalizzazione di dime e fissaggi è intrinsecamente reattiva: un supporto di produzione personalizzato che risolve un problema dopo che si è presentato può causare tempi di inattività di giorni o settimane.