I rivestimenti in ceramica forniscono vantaggi in termini di prestazioni ed estetica a un'ampia gamma di materiali. La loro resistenza intrinseca agli agenti chimici e alle alte temperature rende le parti rivestite in ceramica ideali per moltissimi settori, da quello automobilistico a quello aerospaziale, nei quali le parti possono danneggiarsi a causa degli ambienti estremi a cui sono soggette, come anche per i beni di consumo, che devono avere una finitura superficiale ottimale.
In questo whitepaper viene illustrato come le parti stampate in 3D tramite stereolitografia (SLA) e sinterizzazione laser selettiva (SLS) vengono rivestite con il rivestimento ceramico Cerakote di NIC Industries.
Come creare parti stampate in 3D ad alte prestazioni con rivestimenti in ceramica avanzati
Guarda il webinar per scoprire come i rivestimenti in ceramica Cerakote possono migliorare le prestazioni delle parti stampate in 3D.
Che cos'è Cerakote?
Cerakote è un rivestimento in ceramica sottile e ad alte prestazioni sviluppato da NIC Industries che fornisce numerosi vantaggi meccanici ed estetici.
Vantaggi del rivestimento ceramico Cerakote
Cerakote possiede eccellenti proprietà di resistenza alle alte temperature, agli agenti chimici e ai raggi UV, grazie alle quali è possibile stampare in 3D parti utilizzabili in ambienti difficili per lunghi periodi di tempo. Si tratta di un materiale che può essere applicato in strati di spessore compreso tra 0,00635 e 0,0254 mm, con un impatto minimo sulla precisione dimensionale delle parti. Nel caso di un assemblaggio funzionale, un rivestimento spesso rischierebbe di compromettere le delicate tolleranze tra le parti e creare frizione. Il rivestimento Cerakote è molto sottile, ha un comportamento prevedibile e permette il corretto funzionamento degli assemblaggi funzionali.
Per di più, lo spessore ridotto, combinato con una grande forza adesiva, migliora l'aspetto estetico delle parti. Cerakote è disponibile in un'ampia gamma di tonalità, il che consente di produrre componenti per utilizzo finale unici nel colore scelto. Inoltre, può offrire un colore in tinta unita del tutto opaco a qualsiasi livello della scala cromatica, dal bianco brillante al nero scuro, il tutto senza applicazione di basi o primer. Questo rivestimento monostrato è un'opzione eccezionale per creare parti SLA e SLS colorate con una singola applicazione.
Rivestimento ceramico Cerakote per parti stampate in 3D tramite SLA
Scopri come creare parti 3D SLA per utilizzo finale eccezionali sia dal punto di vista estetico che funzionale con Cerakote, un rivestimento ceramico che offre un workflow semplice e scalabile.
Rivestimento ceramico Cerakote e parti stampate in 3D
Il rivestimento Cerakote viene tradizionalmente applicato alle parti in metallo, ma dal momento che l'adozione della stampa 3D in ambienti di utilizzo finale esigenti è in forte crescita, le plastiche rivestite con Cerakote si stanno rivelando opzioni più rapide ed economiche rispetto alle parti in metallo. La resistenza alle alte temperature e agli agenti chimici offerta da Cerakote è un vantaggio notevole per le parti stampate in 3D. Le parti stampate in 3D in plastica sono sensibili ai raggi UV e possono degradarsi in caso di esposizione prolungata, come nel caso di applicazioni per utilizzo finale in ambienti esterni. L'applicazione di un solo strato di Cerakote consente di schermare le parti da un'esposizione eccessiva, consentendo di sfruttare la libertà di progettazione della stampa 3D per applicazioni in ambienti difficili che in passato sarebbero state impossibili, come nel settore automobilistico e in quello delle attrezzature sportive, in cui le parti sono esposte ai fattori esterni. Cerakote permette anche di sigillare e levigare parzialmente la porosità superficiale, migliorando ulteriormente materiali con prestazioni già di per sé ottimali, come il nylon stampato in 3D tramite SLS, e migliorandone l'aspetto estetico e la resistenza agli agenti chimici e al calore.
L'integrazione tra Cerakote e le tecnologie di stampa 3D apre la strada a nuove opportunità in termini di libertà di progettazione e personalizzazione. Le parti in metallo ottenute con i metodi di produzione tradizionali offrono stabilità ai raggi UV, ma non la libertà di progettazione della produzione additiva. La stampa 3D, d'altro canto, fornisce flessibilità di progettazione e personalizzazione, ma è priva della resilienza tipica delle tecniche di produzione tradizionali. Questi due processi, se combinati, offrono ai team ingegneristici, di design e di produzione maggiori opportunità per creare parti robuste, resistenti e dall'aspetto estetico curato, sia su richiesta che in volumi ridotti, rendendo possibile un sistema di produzione più sostenibile.
Un ingranaggio rotante stampato tramite SLS, non rivestito (sinistra) e rivestito con Cerakote (destra). Cerakote è il materiale ideale per questo tipo di ingranaggi, che richiedono un assemblaggio privo di frizione e contatto con altre parti, nonché resistenza a usura e lacerazione.
Come si applica Cerakote
Se l'obiettivo è realizzare parti rivestite con Cerakote, è possibile commissionare il processo di rivestimento a un'azienda certificata. Per un processo sperimentale o dimostrazioni Proof-Of-Concept per una singola applicazione, l'esternalizzazione è una soluzione rapida e meno costosa. Cerakote ha un'ampia rete di applicatori certificati in tutto il mondo. È anche possibile filtrare il database degli applicatori a seconda del tipo di lavoro (in questo caso, parti stampate in 3D).
Per coloro che desiderano applicare il rivestimento Cerakote in-house, NIC Industries vende pacchetti contenenti le attrezzature raccomandate per un'ampia gamma di workflow, con varie fasce di prezzo. La spesa più importante è quella per la cabina di verniciatura oppure per un forno di polimerizzazione post-stampa, nel caso si stiano valutando rivestimenti serie H o Elite. Per chi ha l'esigenza di produrre parti rivestite con Cerakote in volumi elevati, NIC Industries ha sviluppato una versatile piattaforma robotica che offre un rendimento più elevato su base giornaliera.
Il robot Cerakote presso SMI Finishers, un'azienda statunitense con sede ad Amesbury, Minnesota, riveste le parti in modo rapido e uniforme, permettendo di aumentare la produttività.
Una volta acquistate le attrezzature necessarie e condotti tutti i test del caso, il processo in-house di applicazione del rivestimento Cerakote con una pistola a spruzzo HVLP è davvero molto semplice. È possibile stampare in 3D dime, fissaggi e maschere con strutture complesse per poi manipolarle in modo da garantire un rivestimento completo e uniforme.
Guida rapida: istruzioni per il Cerakote
- Prepara la superficie della parte sottoponendola a sabbiatura con ossido di alluminio con grana 100 o sabbia di granato a 40 psi.
- Nota: la sabbiatura con sfere di vetro non basta, in quanto le sfere non incidono la superficie della parte a sufficienza perché aderisca il rivestimento.
- Pulisci la parte con un detergente, ad es. Prep ALL, per rimuovere oli ed elementi contaminanti.
- Per ottenere un rivestimento omogeneo, posiziona le parti su un carrello in modo da poterle facilmente manipolare e girare.
- Miscela il rivestimento.
- Per un rivestimento estremamente brillante, miscela il catalizzatore consigliato con il rivestimento prima dell'applicazione.
- Una volta catalizzata, filtra la miscela di rivestimento in una maglia da 100, 150 o 325 micron, in base alle istruzioni di ciascuna serie di rivestimento.
- Spruzza il rivestimento servendoti di un aerografo.
- Esegui la polimerizzazione post-stampa.
- Per il rivestimento serie H ed Elite, esegui la polimerizzazione post-stampa delle parti per due ore a 82 °C.
- Per il rivestimento serie C, lascia asciugare all'aria le parti per cinque giorni.
Maschere stampate in 3D per il rivestimento in Cerakote
La mascheratura, ovvero il processo di rivestimento di determinate porzioni di una parte durante un processo di verniciatura o finitura, richiede molto tempo e manodopera. Per le aziende che hanno integrato nel loro workflow un robot Cerakote, la mascheratura manuale delle parti con nastro adesivo è diventata un ostacolo per i volumi di produzione. Le maschere stampate in 3D, al contrario, possono essere usate più volte e sono progettate in modo specifico per ogni parte, in modo da poter essere applicate e rimosse in pochi secondi. Grazie alla stampa 3D, la mascheratura non rappresenta più un problema per rivestire grandi volumi di parti con Cerakote. Le maschere stampate con SLA e SLS hanno un design semplice, possono essere prodotte in massa e rimosse con facilità al termine del processo di finitura.
Test delle parti con rivestimento in Cerakote
L'efficacia del processo di rivestimento e le prestazioni delle parti finite dipendono dall'adesione del rivestimento. Per garantire che la combinazione di substrato e rivestimento aderisca perfettamente e sia in grado di sopportare gli ambienti più difficili, è possibile eseguire alcuni test chimici. Questi ambienti possono includere i motori automobilistici, in cui agenti corrosivi come il carburante diesel possono degradare la qualità delle parti, sia in metallo sia in plastica. NIC Industries ha già condotto molti di questi test, perciò è possibile consultare i risultati ottenuti prima di avviarne di nuovi.
Per consultare i risultati completi dei test, scarica il whitepaper su Cerakote.
Costi per la creazione di parti stampate in 3D tramite SLS e rivestite con Cerakote
La combinazione di parti stampate in 3D tramite SLS e rivestimento in ceramica ad alte prestazioni è la soluzione ideale per applicazioni per utilizzo finale esigenti dal punto di vista estetico e meccanico, in quanto offre un'alternativa conveniente allo stampaggio a iniezione per la produzione con volumi ridotti e la personalizzazione di massa.
Partendo dal campione stampato su stampanti 3D SLS serie Fuse e rivestito con Cerakote, analizzeremo i costi di materiali e manodopera per creare beni di consumo per utilizzo finale rivestiti con Cerakote per la produzione con volumi ridotti.
Questo controller per realtà virtuale stampato in 3D combina il peso ridotto e la resistenza della stampa 3D SLS con i colori vivaci, la resistenza ai raggi UV e la maggiore stabilità delle parti rivestite in ceramica. Viene stampato in due parti e rivestito con due colori diversi.
| Materiale | Costo dei materiali | Costo della manodopera | Costo per parte | |
|---|---|---|---|---|
| Stampa sulla Fuse 1+ 30W | Nylon 12 Powder | 4,48 $ (adeguato alla perdita di polvere) | 2,96 $ | 7,80 $ |
| Rivestimento in Cerakote della parte superiore | H-175 Robins Egg Blue | 0,80 $ | *0,63 $ | 1,43 $ |
| Rivestimento in Cerakote della parte inferiore | H-140 Bright White | 1,07 $ | *0,63 $ | 1,69 € |
| Assemblaggio completo | - | - | - | 10,92 $ |
*Considerando una tariffa di 75 $/ora di un applicatore certificato, questo prezzo può ridursi notevolmente utilizzando la piattaforma di applicazione robotica Cerakote. Con la Fuse 1+ 30W è possibile produrre 36 unità di questo controller per realtà virtuale (36 parti superiori e 36 parti inferiori) nel giro di 24 ore e 27 minuti, con una resa settimanale di oltre 200 parti.
Applicazioni delle parti stampate in 3D e rivestite con Cerakote
La domanda di parti stampate in 3D è in forte crescita e Cerakote contribuisce a espandere ulteriormente i settori e le applicazioni in cui la produzione additiva può avere un impatto significativo. Nelle applicazioni in cui una parte in plastica stampata in 3D potrebbe essere meno costosa da produrre ma non abbastanza resistente, il rivestimento in Cerakote può migliorare il modulo di elasticità. La tolleranza al calore e la resistenza agli agenti chimici possono ampliare ulteriormente lo spettro delle proprietà.
Produzione automobilistica
I produttori automobilistici hanno già iniziato a incorporare la stampa 3D nei loro workflow per rendere leggere le parti che in passato venivano realizzate tramite lavorazione meccanica, così da proteggere le catene di fornitura, rendere possibile la personalizzazione e ridurre i costi grazie a dime, fissaggi e parti di ricambio economiche e veloci da produrre.
Oggi, grazie alla semplicità del workflow di stampa 3D e rivestimento in Cerakote, le parti possono resistere a temperature più elevate e a una maggiore esposizione ai raggi UV, il che rende possibile un'ampia gamma di applicazioni per utilizzo finale. Le parti stampate in 3D e rivestite con Cerakote, che siano destinate ad automobili di lusso personalizzate o a prototipi funzionali, sono adatte all'uso sia nei motori che sugli esterni.
Le parti rivestite con Cerakote hanno una maggiore resistenza alle alte temperature e all'esposizione prolungata ai raggi UV, il che le rende ideali per applicazioni automobilistiche, specialmente nei casi in cui il peso ridotto migliora le prestazioni complessive di un veicolo.
Attrezzature e fissaggi
L'autolubrificazione e la resistenza alle alte temperature rendono le parti rivestite con Cerakote una scelta eccellente per stampaggio a iniezione, formatura della lamiera, termoformatura o altre applicazioni che prevedono la creazione di attrezzature. La maggiore resistenza delle parti stampate in 3D e rivestite con Cerakote migliora la robustezza di dime e fissaggi, rendendoli adatti all'utilizzo ripetuto.
Stampo a iniezione ottenuto con la stampante SLA Form 3+ di Formlabs e rivestito con Cerakote. Prodotto da Alba Enterprises e utilizzato nell'apparecchio per microstampaggio a iniezione Babyplast.
Beni di consumo
La resistenza e i colori brillanti di Cerakote lo rendono un'efficace opzione di finitura per beni di consumo per utilizzo finale. La stampa 3D ha moltiplicato le possibilità della personalizzazione di massa, ma ora, con Cerakote, si può andare anche oltre, creando prodotti per utilizzo finale stabili dal punto di vista dell'esposizione ai raggi UV, robusti e durevoli, ma anche dotati di tutte le caratteristiche accattivanti delle parti prodotte in massa con lo stampaggio a iniezione.
Inizia a lavorare con parti stampate in 3D e rivestite con Cerakote
Se vuoi scoprire di più su Cerakote e su come applicare questo rivestimento a parti realizzate tramite produzione additiva, contatta i nostri esperti.
Se preferisci, puoi anche programmare una visita ai saloni da esposizione di Formlabs (Somerville, Massachusetts, USA) o di Cerakote (White City, Oregon, USA).
