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Ottimizzare i processi di produzione con la stampa 3D

I produttori di metallo e le officine si affidano a macchine utensili che gestiscono la gamma in termini di età, capacità, scala e costi. Dai centri di lavorazione meccanica a 5 assi agli utensili di sbavatura, sono necessari tutti i tipi di tecnologia per completare un lavoro nei tempi stabiliti e nei limiti di budget.

Anche se le stampanti 3D basate su polimeri potrebbero non essere la prima soluzione a cui si pensa quando si decide in cosa investire, la diminuzione dei costi delle macchine e il miglioramento delle proprietà dei materiali stanno portando sempre più fabbricanti di metalli a integrare tecnologie come la stampa 3D stereolitografica (SLA) desktop nei loro ambienti di prototipazione e produzione.

Continua a leggere per scoprire diverse opportunità per aumentare l'efficienza operativa e ridurre i costi di esternalizzazione di parti come dime, fissaggi e attrezzature sfruttando la stampa 3D all'interno dell'intera catena di fornitura, dalle fasi di preliminari alla produzione e le parti per uso finale, oppure guarda il nostro webinar per ottenere una panoramica approfondita.

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La stampa 3D è diventata accessibile

L'officina moderna deve sempre adattarsi alle mutevoli esigenze dei clienti e trovare nuovi modi per rimanere efficiente, agile e competitiva.

Ingegneri e progettisti utilizzano la stampa 3D SLA fin dagli anni '80 ma, fino a poco tempo fa, a causa dell'elevato costo di proprietà e della necessità di disporre di tecnici specializzati tali macchine erano una rarità nel mondo dei metalmeccanici.

Le stampanti 3D SLA a basso costo e di facile utilizzo hanno ampliato l'insieme di applicazioni in cui questa tecnologia è economicamente vantaggiosa, e molti campi tradizionali di produzione e fabbricazione stanno iniziando a esplorare come integrare tecnologie additive quali la stereolitografia (SLA) o la sinterizzazione laser selettiva (SLS) per risparmiare tempo, ridurre la manodopera e offrire un valore aggiunto ai loro clienti.

Prototipazione, pianificazione e pre-produzione

L'iterazione dei design tramite lavorazione meccanica o fabbricando parti in metallo o plastica è costosa rispetto ai processi additivi. I flussi di lavoro per la produzione di parti metalliche richiedono tempi di lavorazione molto lunghi e processi di sottrazione che devono ancora essere ottimizzati per ridurre il materiale di scarto e l'usura eccessiva degli utensili.

La valutazione dell'aggiustaggio e della funzionalità o la comunicazione dell'intento progettuale possono essere realizzati con costi e manodopera inferiori stampando i prototipi in resina SLA.

Per molte aziende, la prototipazione è la porta d'accesso alla stampa 3D.

Per molte aziende, la prototipazione è la porta d'accesso alla stampa 3D.

Prototipazione funzionale

La stampa 3D e i materiali speciali rendono più facile per ingegneri e progettisti testare i concetti, comunicare i requisiti e convalidare i design per la producibilità.

La prototipazione rapida consente agli ingegneri di creare piccoli lotti, soluzioni personalizzate uniche e sottoassemblaggi per la validazione delle parti dal punto di vista ingegneristico e del design (EVT e DVT), in modo da eseguire vasti test interni e sul campo prima di investire in costose attrezzature per la produzione.

Molte aziende iniziano a utilizzare la stampa 3D per produrre rapidamente prototipi e poi, come con qualsiasi strumento, identificano rapidamente altre aree in cui questa tecnologia può far risparmiare tempo e rivelarsi utile.

Scopri come Paralenz ha utilizzato le parti stampate in 3D per i test funzionali e per semplificare la comunicazione con i 17 fornitori che producono parti personalizzate per i suoi prodotti.

Modelli di comunicazione

I disegni quotati sono da tempo lo standard per comunicare l'intento progettuale di componenti lavorati meccanicamente, ma per comprenderli sono necessarie conoscenze specialistiche e una profonda attenzione ai dettagli, soprattutto per le parti e gli assemblaggi più complessi.

I modelli fisici possono comunicare meglio alcune delle complessità dei disegni 2D e ridurre la probabilità di errori e incomprensioni. Gli ingegneri di produzione possono comunicare in maniera più chiara a clienti o altri membri del team considerazioni del design per la fabbricazione, dall'inglese "design for manufacturability" (DFM), come l'accesso agli utensili, i raggi minimi e il numero di operazioni richieste.

Con la stampa 3D, è semplice completare i disegni quotati con modelli fisici. Le stampanti desktop possono essere operate in automatico: bastano solo pochi minuti di configurazione nel software di preparazione della stampa e una post-elaborazione minima. Un ingegnere può impostare un lavoro di stampa per produrre un modello di comunicazione alla fine della giornata e ritirare la parte completata il mattino seguente.

I modelli stampati in 3D possono aiutare a dare vita ai disegni di progettazione 2D e semplificare la comunicazione tra ingegneri di produzione e operatori, specialmente per parti complesse con caratteristiche rifinite.

I modelli stampati in 3D possono aiutare a dare vita ai disegni di progettazione 2D e semplificare la comunicazione tra ingegneri di produzione e operatori, specialmente per parti complesse con caratteristiche rifinite.

Parti surrogate

La velocità di lancio sul mercato è un fattore critico per l'introduzione di qualsiasi nuovo prodotto, e più l'articolo è complesso, maggiori sono le probabilità che l'avvio delle linee di produzione sarà influenzato da ritardi nella catena di fornitura.

Piuttosto di aspettare che tutti i componenti necessari siano consegnati all'impianto incaricato dell'assemblaggio, o per evitare costosi collaudi delle parti finali disponibili, i sostitutivi, noti anche come parti surrogate, possono essere stampati in 3D e provati nel contesto completo del lavoro da svolgere. Utilizzando le parti surrogate come componente temporaneo, gli ingegneri di produzione possono configurare rapidamente le linee di assemblaggio, valutare l'ergonomia di dime e fissaggi, e calibrare i processi di automazione nelle prime fasi del processo di produzione.

Le parti surrogate sono utili anche per pezzi o sottoinsiemi di alto valore che sono delicati o che vengono consumati in un processo come il sovrastampaggio. I lavoratori possono essere addestrati utilizzando parti surrogate dal costo ridotto e possono impostare i macchinari senza distruggere il prodotto reale.

Strumenti di produzione

La stampa 3D desktop consente a fabbricanti, officine e produttori a contratto di tutte le dimensioni di portare all'interno dell'azienda uno strumento di produzione rapido ed economico per realizzare dime, fissaggi e attrezzature.

Pankl Racing Systems usa dime su misura stampate in 3D per la produzione di componenti per moto.

Pankl Racing Systems usa dime su misura stampate in 3D per la produzione di componenti per moto.

La stampa diretta di dime e fissaggi sotto lo stesso tetto della produzione quotidiana e del lavoro in appalto può far risparmiare giorni o settimane sui tempi di realizzazione, migliorare l'agilità operativa e ridurre drasticamente i costi rispetto all'esternalizzazione delle parti a un fornitore esterno per la lavorazione meccanica a partire da billette solide di plastica o metallo.

I produttori e le officine meccaniche utilizzano materiali SLA speciali per un'ampia gamma di applicazioni, principalmente dime e fissaggi per il bloccaggio, ma anche per creare mascherature conformi per proteggere le parti durante i processi di verniciatura, rivestimento e granigliatura o per modificare le celle di lavoro e gli strumenti di assemblaggio con elementi personalizzati.

Dime e fissaggi stampati in 3D sono particolarmente utili quando le parti richiedono superfici complesse, raggi piccoli, sottosquadri, passanti o caratteristiche fini che sarebbe costoso creare con i metodi tradizionali.

Scarica il whitepaper Progettazione di dime e attrezzi destinati alla stampa 3D per ottenere una panoramica completa dei concetti di base della progettazione di dime e fissaggi, delle buone pratiche e dei suggerimenti per la convalida.

Parti per uso finale

Oggigiorno i produttori stanno sostituendo i fornitori esterni di piccoli componenti fresati e torniti per l'utilizzo finale con componenti stampati in 3D in una varietà di materiali ingegneristici.

Le parti stampate possono essere forate, tornite e fresate quando sono richieste tolleranze più strette, o vi può essere installato dell'hardware secondario come gli inserti termoindurenti.

Scopri di più sulla gamma di resine ingegneristiche di Formlabs, formulate per resistere a test approfonditi e dare il massimo quando sottoposte a sollecitazioni.

Quando un fornitore esterno ha consegnato un accoppiatore a ragno per una macchina lucidatrice di lenti delle dimensioni sbagliate, un ingegnere presso A&M Tool and Design ha stampato in 3D un sostituto in Durable Resin per risolvere il problema

Quando un fornitore esterno ha consegnato un accoppiatore a ragno per una macchina lucidatrice di lenti delle dimensioni sbagliate, un ingegnere presso A&M Tool and Design ha stampato in 3D un sostituto in Durable Resin per risolvere rapidamente il problema prima della partecipazione a una grande fiera.

Trarre il massimo dalla produzione additiva

Per molti produttori e officine, la stampa 3D di prototipi ad alta fedeltà e strumenti di produzione resistenti è solo l'inizio.

Dalla manipolazione dei materiali all'utilizzo delle capacità di un'officina per produrre una nuova linea di prodotti, le migliori opportunità per trarre il massimo dalle tecnologie additive sono meglio identificate dalle persone più vicine al lavoro quotidiano di fabbricazione dei componenti, soddisfazione delle richieste dei clienti e incremento dei profitti.

Se l'aggiunta di ulteriori frese CNC richiede generalmente più operatori e programmatori, oltre agli elevati costi dell'attrezzatura, con le stampanti 3D desktop e da banco per iniziare a produrre parti in plastica basta caricare un file e premere un tasto. E dato il loro costo ridotto, possono essere aggiunte a mano a mano che la domanda aumenta, senza dover rischiare di eccedere il budget a disposizione.

Scopri di più sul rapporto tra stampa 3D e produzione, e guarda il nostro webinar per vedere cinque modi in cui produttori e officine meccaniche in diversi settori hanno trovato la ricetta giusta per avere successo.

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