Introduzione allo stampaggio a iniezione, la fusione a cera persa e la termoformatura

La combinazione dello stampaggio con la stampa 3D desktop consente a ingegneri e a progettisti di espandere la varietà di materiali a loro disposizione e sfruttare le funzionalità della stampante 3D non solo per la prototipazione, ma anche per la produzione.

Lo stampaggio consente di produrre piccoli lotti di 150-600 parti o di testare i progetti di stampi prima di avviare una produzione costosa. Lo stampaggio viene impiegato in diversi settori da professionisti come progettisti, imprenditori e insegnanti per creare un numero limitato di prodotti, realizzare il prototipo di stampi complessi, testare la produzione delle plastiche per uso finale e, in generale, per supportare qualsiasi situazione in cui è necessario creare più copie di una parte in maniera pratica ed economica. Le parti stampate in 3D per integrare il processo di realizzazione degli stampi di solito è più rapido ed economico rispetto alla fresatura CNC, ed è più semplice rispetto alla lavorazione con gli stampi in silicone.

Gli stampi realizzati in 3D normalmente sono meno costosi e più facili da usare per i piccoli lotti rispetto a tecniche come la lavorazione meccanica CNC o la colata di silicone.

Gli stampi realizzati in 3D normalmente sono meno costosi e più facili da usare per i piccoli lotti rispetto a tecniche come la lavorazione meccanica CNC o la colata di silicone.

In questo articolo ti illustreremo tre tecniche di realizzazione di stampi facilmente integrabili con la stampa 3D: stampaggio a iniezione, fusione a cera persa e termoformatura. Per un'analisi approfondita di queste tecniche, nonché linee guida di progettazione per lo stampaggio e la stampa 3D, guarda il nostro recente webinar.

Webinar di Formlabs: "Making Molds with 3D Printing" (Realizzare stampi con la stampa 3D)

Stampaggio a iniezione

Lo stampaggio a iniezione è stato inventato nel 1872 da John Wesley Hyatt e originariamente funzionava come un ago ipodermico. La realizzazione della moderna macchina per lo stampaggio a iniezione è stata completata nel 1956 con l'invenzione della vite a pistoni.

Nel moderno processo di stampaggio a iniezione, una vite a pistoni spinge le palline di polimeri plastici lungo un serbatoio in un barile riscaldato. A mano a mano che le palline si avvicinano all'elemento riscaldante, si sciolgono e vengono spinte nella cavità dello stampo, su cui viene applicata pressione. Dopo che le parti si sono formate e raffreddate all'interno dello stampo, vengono espulse e lo stampo può essere riutilizzato.

Una custodia USB realizzata usando uno stampo a iniezione creato direttamente con la High Temp Resin di Formlabs.

Una custodia USB realizzata usando uno stampo a iniezione creato direttamente con la High Temp Resin di Formlabs.

I polimeri utilizzati per i processi di stampaggio a iniezione sono relativamente economici e possono essere usati per ottenere una vasta gamma di proprietà, perciò lo stampaggio a iniezione è molto diffuso per la creazione di confezioni e prodotti di largo consumo (curiosità: i mattoncini LEGO, che devono essere resistenti e precisi, vengono creati tramite stampaggio a iniezione).

Gli stampi possono essere prodotti direttamente in 3D in una varietà di materiali, come le resine standard o High Temp Resin di Formlabs. I test per il nostro whitepaper sullo stampaggio a iniezione sono stati realizzati utilizzando la pressa a iniezione Galomb Model-B100, il cui costo si aggira intorno ai 3500 $.

Fusione a cera persa

La fusione a cera persa è una tecnica diffusa in molti settori, soprattutto nella gioielleria. Può essere utilizzata per creare parti di piccole e grandi dimensioni in un'ampia gamma di metalli. Nata oltre 5000 anni fa, la fusione a cera persa consente ai creatori di lavorare numerosi materiali ed è uno dei modi più semplici per creare parti in metallo.

Nella fusione a cera persa viene creato uno stampo cavo a partire da un modello, che può essere scolpito a mano o stampato in 3D (come mostrato in un video tutorial di BJB Enterprises sulla realizzazione di stampi in silicone con la Form 2). Il modello viene immerso in un materiale colabile come sabbia, cemento, resina epossidica, gesso o silicone. Il materiale colabile si indurisce, la plastica o il metallo viene versato nello stampo e il modello viene rimosso o bruciato per creare la parte finale.

Puoi stampare un modello dettagliato utilizzando un materiale come Castable Resin di Formlabs, che viene bruciata per creare uno stampo riutilizzabile.

Puoi stampare un modello dettagliato utilizzando un materiale come Castable Resin di Formlabs, che viene bruciata per creare uno stampo riutilizzabile.

Gli stampi in gomma vulcanizzata possono essere usati per produrre modelli di cera in quantità per la fusione a cera persa di parti in metallo come gioielli, piccoli componenti industriali e miniature da gioco.

Termoformatura e formatura sottovuoto

I processi di termoformatura e formatura sottovuoto condividono con lo stampaggio a iniezione l'utilizzo di alte temperature e pressione per creare parti finali in plastica. Questi metodi sono nati originariamente negli anni '40 per produrre tettoie di aerei senza difetti e mappe di soccorso dell'esercito. Oggigiorno, vengono solitamente utilizzate per produrre confezioni economiche, in cui la precisione delle dimensioni non è fondamentale e spessori non uniformi sono accettabili.

La confezione per questo rasoio è stata creata tramite formatura sottovuoto.

La confezione per questo rasoio è stata creata tramite formatura sottovuoto.

Nel processo di termoformatura, un foglio di plastica riscaldato viene premuto tra due metà dello stampo per creare una parte. Nella formatura sottovuoto, viene utilizzata solo una metà dello stampo e la plastica viene aspirata verso il basso sopra lo stampo. Il macchinario usato per questi metodi è molto economico ed è addirittura possibile costruirlo da soli.

In questo diagramma, A rappresenta la pressione dal lato negativo dello stampo, B rappresenta la pressione risultante dall'applicazione della plastica sullo stampo e C rappresenta il calore proveniente dalla plastica stessa.

In questo diagramma, A rappresenta la pressione dal lato negativo dello stampo, B rappresenta la pressione risultante dall'applicazione della plastica sullo stampo e C rappresenta il calore proveniente dalla plastica stessa.

Considerazioni di progettazione per la stampa 3D e lo stampaggio

Se stai sviluppando delle parti da usare come modelli per lo stampaggio, devi considerare fattori come pressione, degassamento, raffreddamento e riscaldamento differenziale. Guarda il nostro webinar, "Making Molds with 3D Printing" (Realizzare stampi con la stampa 3D), per scoprire di più su queste linee guida di progettazione e su come iniziare.

moldmaking webinar

Webinar di Formlabs: "Making Molds with 3D Printing" (Realizzare stampi con la stampa 3D)