La sinterizzazione laser selettiva (SLS) è un processo di produzione additiva in cui un laser sinterizza sottili strati di polvere sovrapposti, costruendo una parte in verticale all'interno di una camera di stampa. Queste stampanti 3D utilizzano particelle di polvere di plastica, ma sono generalmente considerate parte della stessa famiglia di altri sistemi di stampa 3D a fusione su letto di polvere, come le stampanti a fusione multi-getto (MJF) o a sinterizzazione laser dei metalli (DMLS o SLM). Il modo in cui vengono costruite le parti offre diversi vantaggi. 

Innanzitutto, il letto di polvere circonda le parti durante il processo di stampa, eliminando l'esigenza di strutture di supporto e permettendo di ottenere geometrie complesse come anelli a incastro, assemblaggi funzionali e cerniere integrate. 

Un altro vantaggio è dato dai materiali stessi: le stampanti 3D SLS possono creare parti robuste, resistenti alle alte temperature e durevoli per test funzionali di prototipi o per applicazioni per utilizzo finale. I materiali di stampa 3D SLS, ad esempio il nylon, sono già ampiamente usati nelle comunità di progettazione e produzione, sia che si tratti di processi di stampaggio a iniezione sia di produzione additiva. 

Oltre al vantaggio di produrre parti con geometrie complesse e proprietà di materiale avanzate, l'adozione della sinterizzazione laser selettiva in-house permette alle aziende di controllare una parte maggiore dei loro processi di produzione. Le stampanti della serie Fuse hanno un design intuitivo, un workflow accessibile e un ingombro ridotto: le aziende possono integrarle nei sistemi esistenti senza difficoltà. L'unità di disimballaggio e recupero della polvere Fuse Sift e il sistema di sabbiatura e lucidatura Fuse Blast eliminano la complessità della fase di post-elaborazione. Il flusso di lavoro con più camere di stampa della serie Fuse consente una produzione continua, il tutto con una manodopera minima.

Le stampanti 3D SLS industriali tradizionali sono state a lungo l'unica opzione di stampa 3D per le parti destinate a sostituire o simulare la plastica stampata a iniezione, ma il loro utilizzo in-house è rimasto a lungo fuori portata per la maggior parte dei produttori. Storicamente, le uniche stampanti SLS disponibili erano complicate da usare, richiedevano infrastrutture apposite, come impianti HVAC e alimentazione di livello industriale. Inoltre, avevano un costo proibitivo, con un prezzo di base di circa 200 000 $ o superiore nel caso di soluzioni complete. Con la diffusione della stampa 3D, la domanda di parti SLS è cresciuta in modo esponenziale, soprattutto nelle applicazioni manifatturiere e di utilizzo finale in cui resistenza e funzionalità sono di primaria importanza. 

I fornitori di servizi e i produttori a contratto hanno iniziato a offrire la sinterizzazione laser selettiva per rispondere alla domanda di parti ad alta resistenza, leggere e durevoli. Anche se la maggior parte delle aziende non poteva permettersi un apparecchio di proprietà, era comunque in grado di pagare qualche centinaio di dollari per una parte: un costo accettabile in confronto alle migliaia di dollari che avrebbe speso per produrre uno stampo per versioni stampate a iniezione. Allo stesso modo, molte aziende non erano in grado di installare apparecchi di grandi dimensioni nelle proprie strutture. Invece, i fornitori di servizi e gli appaltatori disponevano della manodopera qualificata necessaria e degli spazi per utilizzarli. 

Per contro, i fornitori hanno a che fare con centinaia, se non migliaia, di richieste di parti ogni settimana. A seconda della dimensione e del volume dell'ordine, il tempo di realizzazione per ricevere una parte può arrivare ad alcune settimane e, se è richiesta una consulenza, il processo può diventare ancora più lungo. I richiedenti, che non hanno familiarità con le linee guida di progettazione SLS, potrebbero richiedere variazioni del design, e questi contatti ripetuti tra designer e appaltatore esterno via telefono, e-mail o videochiamata possono estendere ulteriormente le tempistiche. Le stesse iterazioni del design possono essere eseguite rapidamente in-house quando il designer e il tecnico hanno entrambi accesso e conoscenza dell'ottimizzazione di stampa. 

Alla fine, i costi e i tempi di realizzazione si accumulano ed erodono risorse, un fattore che rende le aziende meno propense a scegliere la stampa 3D SLS. Visto che i conti non tornano, i produttori scelgono la sinterizzazione laser selettiva per un numero ridotto di applicazioni, senza sfruttarne il pieno potenziale.

La forte richiesta di parti SLS ai fornitori di servizi è dovuta in parte all'espansione della gamma di applicazioni per le quali la sinterizzazione laser selettiva è la tecnologia ideale. La possibilità di soddisfare questa domanda in-house consente ai produttori di distinguersi dalla concorrenza, poiché sono in grado di eseguire iterazioni in modo costante, diventano più resilienti davanti ai problemi nella catena di fornitura oppure rispondono più prontamente alla richiesta di parti sostitutive e riparazioni. 

L'utilizzo più comune delle tecnologie di stampa 3D avviene nella fase di prototipazione. La prototipazione rapida, tuttavia, diventa molto meno rapida quando utente finale, designer, team ingegneristico e personale tecnico non si trovano tutti nello stesso posto. Anche se vengono inviate quattro iterazioni differenti a un fornitore di servizi allo stesso tempo, può comunque essere necessaria almeno una settimana prima di ricevere le parti e iniziare a testarle o ricevere un feedback interno. Questa settimana di inattività viene eliminata quando si adotta la sinterizzazione laser selettiva in-house. Una stampante SLS serie Fuse permette di centralizzare il processo. Quando i team in-house collaborano a progettazione, test e implementazione, allora sì che la prototipazione può definirsi rapida.

In molti casi i metodi di produzione tradizionali rimangono sempre la soluzione più efficiente, ma esistono alcune situazioni in cui conviene produrre parti per utilizzo finale con stampanti 3D SLS. In queste situazioni, i produttori ottengono un vantaggio competitivo producendo in-house invece di affidarsi a un appaltatore o fornitore di servizi. 

Nella produzione di parti per il mercato post-vendita, i produttori devono trovare una soluzione alle variazioni introdotte dal produttore originale: un modello di business che richiede agilità e prontezza per quanto riguarda le fasi di progettazione, test e produzione. Per Terra X, un produttore di accessori per il settore automobilistico, l'esternalizzazione di parti stampate in 3D SLS è stato un ottimo modo per avviare il test dei prodotti durante la costruzione della propria base di clienti. Poi, con l'aumento della domanda, hanno portato la produzione in-house con la serie Fuse per migliorare i margini, ridurre i tempi di consegna e abbreviare i cicli di sviluppo. 

La produzione di parti SLS in-house è diventata significativa a livello globale a partire dal 2021, quando i problemi nella catena di fornitura hanno messo a dura prova i metodi di produzione tradizionali. Davanti a mesi di ritardi nella produzione, i produttori che sono stati capaci di trovare una soluzione provvisoria hanno ottenuto un vantaggio competitivo. Da allora, guerre commerciali, dazi, restrizioni alle forniture e altri eventi hanno continuato a sconvolgere la catena di fornitura globale, rendendo la produzione nazionale più interessante per i produttori di piccole e medie dimensioni. 

Coloro che potevano eseguire la sinterizzazione laser selettiva in-house sono riusciti a rispondere alle carenze in maniera dinamica, iniziando a stampare in 3D parti che altrimenti avrebbero dovuto essere prodotte in modo tradizionale. Grazie al workflow semplice e all'alta efficienza dei materiali delle stampanti serie Fuse, i produttori hanno potuto mantenere bassi i costi di produzione e fornire i prodotti ai clienti in un periodo di difficoltà per la concorrenza, dovuto all'attesa per l'arrivo delle parti. 

La stampa 3D SLS è una soluzione valida per i volumi di produzione, sia in termini di costo per unità che di tempi di consegna. Per gli scenari di produzione come la manifattura per soluzioni provvisorie, la personalizzazione del mercato post-vendita, la gestione della catena di fornitura e nei mercati emergenti, la stampa 3D SLS è più orientata alla domanda e con l'aggiunta del vantaggio di avere queste stampanti in-house, i produttori possono essere reattivi, agili ed efficienti. 

Per una start-up che non possiede i fondi necessari per passare ripetutamente dallo stampaggio a iniezione alla stampa 3D e viceversa, l'utilizzo degli stessi metodi di produzione che già utilizza per la prototipazione in-house permette di sviluppare un prodotto e stabilire un flusso di entrate. Grazie alla stampa in-house, queste aziende possono entrare nel mercato, ricevere il feedback dei clienti, guadagnare fondi e reinvestirli in ricerca e sviluppo o nella produzione, per poi passare eventualmente allo stampaggio a iniezione quando la domanda diventa rilevante. 

L'adozione in-house della sinterizzazione laser selettiva è utile soprattutto per stampare parti sostitutive per altri apparecchi. Sempre più aziende stanno creando un archivio digitale di possibili parti sostitutive stampate in 3D per componenti di attrezzature di produzione. Se a un apparecchio occorre una parte di ricambio, la possibilità di stamparla in 3D su richiesta abbrevia il tempo di realizzazione, poiché non è necessario attendere l'arrivo di una parte dal produttore originale o da un fornitore di servizi. Ogni ora di inattività di un apparecchio comporta una perdita di profitto; se tale inattività può essere ridotta al minimo grazie a una stampa SLS rapida eseguita da un team in-house, l'azienda può mitigare le perdite. 

Per Eaton, cliente di Formlabs, la serie Fuse ha risolto un problema nel suo stabilimento di produzione di Olean, che produce apparecchiature elettriche in grandi volumi. Utilizzando la Fuse 1+ 30W e la Nylon 12 Powder, la sede di Eaton ad Olean è riuscita a sostituire quasi tutti i materiali di consumo delle linee di assemblaggio automatizzate. Le pinze, gli EOAT, i distanziatori, i fissaggi, le dime e gli alloggiamenti stampati in 3D con SLS hanno migliorato i risultati produzione, ridotto i costi e reso più efficienti le operazioni di manutenzione, riparazione e revisione (MRO). 

Con una fascia di prezzo conveniente e un ingombro ridotto che permette di installare una stampante tanto ai piccoli studi di design quanto ai grandi produttori, la Fuse 1+ 30W consente la stampa 3D SLS di qualità industriale in-house, riducendo così i costi per unità per ogni applicazione e velocizzando la produzione. 

Dall'introduzione della Fuse 1 nel 2020, Formlabs ha venduto più stampanti 3D SLS rispetto a qualsiasi altro produttore del settore. Le aziende possono iniziare a lavorare fin da subito grazie al prezzo conveniente, mentre le dimensioni compatte e il peso ridotto facilitano l'installazione. Inoltre, l'ecosistema completo della stampante, ovvero Fuse Sift e Fuse Blast con il Fuse Blast Polishing Module, rende ancora più fluida l'esperienza utente. Con materiali standard industriali come la Nylon 12 Tough Powder, una vera polvere TPU, una polvere di nylon bianca facilmente tingibile e compositi di nylon per applicazioni specializzate, la serie Fuse è un modo semplice per portare la produzione in-house. 

Le aziende possono destinare fondi a un sistema Fuse 1+ 30W, ma anche a materiali, servizi e formazione, a una frazione del costo dei sistemi SLS industriali tradizionali. Non è necessario assumere e pagare personale tecnico specializzato, perché chiunque abbia usato una stampante 3D in passato sarà in grado di utilizzare l'interfaccia utente e il workflow intuitivo della Fuse 1+ 30W. Il prezzo della Fuse 1+ 30W apre le porte ai piccoli produttori che in precedenza non potevano permettersi attrezzature industriali in-house. Ora possono finalmente incrementare la produzione, aumentare il tasso di iterazioni per la prototipazione e migliorare le loro linee di prodotti senza dover pagare un fornitore di servizi per ciascuna parte. 

Con un prezzo di partenza inferiore a 55 000 $ per l'intero ecosistema (e inferiore a 27 000 $ solo per la stampante), la fascia di prezzo iniziale della Fuse 1+ 30W è 5-10 volte più bassa rispetto a quella dei sistemi SLS industriali tradizionali. Ciò significa che le analisi dei costi devono tener conto di un costo fisso inferiore, che consente ai produttori con budget ridotti di portare la sinterizzazione laser selettiva in-house. In questo modo, potranno raggiungere un ritorno d'investimento positivo e realizzare una gamma di applicazioni più ampia. Grazie al costo minore, anche i costi per unità si riducono drasticamente, rendendo possibile la produzione di volumi ridotti.

Il workflow modulare permette di utilizzare le camere di stampa ed eseguire la post-elaborazione in modo continuo, ottenendo così un maggiore volume di parti senza tempi di inattività. I fattori che più di tutti contribuiscono a ridurre i costi per unità sono il tasso di rigenerazione della polvere e l'algoritmo di densità di stampa migliorato, che insieme creano un rapporto ottimale tra polvere sinterizzata e polvere non sinterizzata e migliorano quindi l'efficienza di utilizzo della polvere, consentendo di usare tutto il materiale in un sistema più circolare. Molti utenti della Fuse 1+ 30W possono ora stampare senza sprechi di polvere grazie a un tasso di rigenerazione del 30% per i materiali più comuni e una densità di stampa ottimizzata. Inoltre, possono riutilizzare tutta la polvere non sinterizzata nella stampa successiva, eliminando gli sprechi e ottimizzando al massimo ciascun acquisto. Inoltre, i prezzi della polvere all'ingrosso (a partire da 45 $/kg) rendono ancora più convenienti le applicazioni dai volumi elevati. 
 

Abbiamo condotto sei casi di studio per dimostrare come la sinterizzazione laser selettiva in-house sia più rapida e meno costosa rispetto all'ordinare le parti presso un fornitore di servizi. Le sei stampe rappresentano tre applicazioni (prototipazione, produzione di parti per utilizzo finale e supporti di produzione). Sono state realizzate in-house su stampanti Fuse 1+ 30W e, allo stesso tempo, sono state inviate ai quattro principali fornitori di servizi degli Stati Uniti. Abbiamo calcolato e confrontato i costi per unità (inclusi manodopera, materiali e spedizione) e il tempo di realizzazione.

Il tempo totale delle stampe realizzate in-house sulla Fuse 1+ 30W è stato calcolato aggiungendo il tempo di stampa, il tempo di raffreddamento e il tempo di manodopera per la post-elaborazione delle parti con la Fuse Sift e la Fuse Blast. Il tempo totale per le parti SLS realizzate da fornitori di servizi è stato ricavato calcolando la media del tempo di consegna, dal caricamento del file e dall'inoltro di un ordine alla ricezione delle parti presso la nostra sede. 

Il costo totale delle stampe realizzate in-house sulla Fuse 1+ 30W è stato calcolato aggiungendo il costo dei materiali e il costo della manodopera, ipotizzando un prezzo della polvere di 99 $/kg per la prototipazione, 75 $/kg per i supporti di produzione e 55 $/kg per la produzione, e una tariffa oraria di 17 $ per il personale di stampa in-house. Il costo totale per le parti SLS realizzate da fornitori di servizi è stato ricavato calcolando la media dei costi preventivati per ciascuna stampa e per la consegna standard dai quattro fornitori di servizi.

La pratica rende perfetti e, nello sviluppo di prodotto, la pratica consiste nella prototipazione rapida. La capacità di progettare, apportare piccole modifiche, stampare e testare un modello fisico è alla base di un'innovazione concreta e un miglioramento significativo. Se la stampa 3D ha aperto le porte alla prototipazione rapida in ogni settore, la stampa 3D SLS si è spinta ancora oltre, con prototipi funzionali realizzati con materiali resistenti ed efficienti. Tuttavia, le aziende non hanno ancora deciso in modo definitivo se sia meglio adottare la prototipazione rapida in-house o rivolgersi a un fornitore di servizi esterno. Abbiamo preso in considerazione due prototipi, uno per il settore automobilistico e uno per un bene di consumo (hardware di costruzione), e abbiamo valutato se il costo e la velocità di prototipazione tra sinterizzazione laser selettiva in-house e sinterizzazione laser selettiva esternalizzata sono comparabili. 

Ogni stampa è stata ottimizzata per essere utilizzabile con quanti più modelli possibili, come in un processo iterativo reale. Un team di progettazione può pensare a diversi tipi di modifica da apportare a una parte e utilizzarli per test funzionali e visivi. Una densità di stampa organizzata nel modo più efficiente possibile permette di testare più prototipi e utilizzare la polvere in modo più efficiente e conveniente, senza dover allungare eccessivamente i tempi di attesa. 

* La prototipazione rapida non è necessariamente eseguita in grandi volumi, quindi in questo caso abbiamo utilizzato il costo standard della polvere di 99 $/kg per calcolare il costo per unità. Per chi stampa tutti i giorni, il prezzo della polvere all'ingrosso è un modo semplice per ridurre notevolmente il costo per unità.

** Gli utenti della Fuse possono disimballare le camere di stampa nella Fuse Sift quando la temperatura interna raggiunge i 50 °C, ovvero ore prima che venga rispettato il tempo di raffreddamento aggiuntivo. In questo esempio, quando l'utente arriva al lavoro la mattina successiva, la camera di stampa è pronta per essere disimballata, poiché avrà raggiunto i 50 °C durante la notte.

Nel corso di una tipica settimana lavorativa, un product designer potrebbe lavorare su 25 diverse iterazioni di questo collettore stampando internamente, invece di attendere sette giorni per ricevere la prima serie di iterazioni da un fornitore di servizi. Sebbene nei tipici scenari di prototipazione i tempi di consegna siano più importanti del costo per pezzo, anche con i costi della polvere fissati al massimo possibile (99 $/kg) e senza sconti sul prezzo della polvere all'ingrosso, è comunque meno costoso stampare in 3D con SLS internamente piuttosto che esternalizzare.

* Come sopra, il costo interno del materiale per la SLS è fissato al massimo possibile, 99 $/kg, per riflettere la prototipazione a basso volume. 

** Come sopra, il tempo necessario per il "raffreddamento appropriato", cioè la soglia di 50 °C, è in genere di alcune ore prima di questa stima, il che significa che le parti potrebbero essere post-elaborate prima e che il tempo di realizzazione complessivo è ancora più breve di quanto mostrato. 

Come per il primo esempio, il tempo totale necessario per produrre questi prototipi consentirebbe a chi si affida a un sistema SLS in-house di eseguire cinque cicli di produzione completi alla settimana, stampando dieci iterazioni dell'assemblaggio a due parti della scocca del trapano. Rispetto alle due iterazioni ogni sette giorni lavorativi ottenute con l'esternalizzazione, una stampante SLS in-house offre possibilità di iterazione finora inesplorate. Ogni nuovo modello può avere un'estetica differente, design alternativi dell'impugnatura o filettature per le viti in posizioni diverse e può essere presentato fisicamente a un team di approvazione il giorno successivo. 

Come per qualsiasi applicazione di prototipazione, la velocità di esecuzione delle iterazioni è l'aspetto più importante. In questo scenario, attendere sette giorni lavorativi per due prototipi in caso di esternalizzazione potrebbe rappresentare una sfida significativa per il processo di sviluppo del prodotto. Nel frattempo, con la stampa 3D SLS in-house, i designer di prodotto riuscivano a stampare quattro parti (due alloggiamenti per trapano completi) ogni giorno.

Una volta finalizzato il design e progettata la richiesta del consumatore, i cicli di produzione possono cominciare. Il problema tipico dei cicli di produzione non è la scelta tra la stampa 3D SLS in-house e un fornitore di servizi, ma il confronto della stampa 3D con altri metodi di produzione tradizionali come lo stampaggio a iniezione.

Come analizzato nel nostro whitepaper sul confronto tra stampa 3D SLS e stampaggio a iniezione, esistono vari scenari possibili in cui conviene ricorrere alla stampa 3D per la produzione per utilizzo finale, come le parti per il mercato post-vendita, la personalizzazione, soluzioni provvisorie per la catena di fornitura e molto altro. Il costo per unità e il rendimento sono due dei fattori più importanti quando si tratta di calcolare il ritorno d'investimento per metodi di produzione diversi. La Fuse 1+ 30W offre caratteristiche come velocità di stampa rapida, camere di stampa intercambiabili, un'unità di post-elaborazione intuitiva e una densità di stampa migliorata, che permettono di aumentare notevolmente la convenienza della produzione per utilizzo finale.

Ora analizzeremo i costi extra aggiunti da un fornitore di servizi e come il tempo di consegna influisce sulle tempistiche di produzione complessive, confrontando i cicli di produzione in-house con la Fuse 1+ 30W con l'esternalizzazione della stampa 3D SLS a fornitori di servizi. Questi scenari di produzione sono concepiti per massimizzare il rendimento grazie all'algoritmo per il calcolo della densità di stampa di PreForm, che consente di ottimizzare l'utilizzo della polvere e il tasso di rigenerazione, nonché per fornire all'utente il maggior numero di parti per utilizzo finale.

* Il costo dei materiali per la stampa 3D in-house è stato calcolato utilizzando livelli di sconto per l'acquisto di polvere all'ingrosso, con lo sconto minimo possibile, pari al 20% sull'acquisto di 50 kg di polvere alla volta.

** Il tempo di manodopera tiene conto solo di cinque minuti per la preparazione della stampa (poiché le produzioni sono spesso predeterminate/ripetute dai giorni precedenti), ma richiede più tempo per l'estrazione delle parti dalla Fuse Sift, poiché le parti sono molte.

Il caso di studio sulla produzione di pedali per biciclette dimostra che è possibile produrre 31 pedali in un periodo di 33 ore, o anche meno se si tiene conto dei tempi minimi di raffreddamento necessari e di un flusso di lavoro con più camere di stampa. 

Avviare una nuova stampa ogni mattina quando arriva il tecnico ed eseguire la post-elaborazione il giorno successivo permette di ottenere cinque cicli (155 parti) durante una tipica settimana lavorativa di cinque giorni, con un minimo di 690 parti al mese. Con un costo di 4,23 $ per parte, rispetto a più del doppio in caso di esternalizzazione, la stampa 3D SLS in-house è la soluzione ideale per la produzione provvisoria, i test di progettazione nella fase iniziale e la produzione di piccoli volumi. Per i piccoli produttori che desiderano realizzare tirature limitate o offrire opzioni di personalizzazione, la Nylon 12 Powder stampata a SLS è in grado di garantire resistenza del materiale, durabilità e convenienza. 

** Il costo dei materiali per la stampa 3D in-house è stato calcolato utilizzando livelli di sconto per l'acquisto di polvere all'ingrosso, con lo sconto minimo possibile, pari al 20% sull'acquisto di 50 kg di polvere alla volta.

* Il tempo di manodopera tiene conto solo di cinque minuti per la preparazione della stampa (poiché le produzioni sono spesso predeterminate/ripetute dai giorni precedenti), ma richiede più tempo per l'estrazione delle parti dalla Fuse Sift, poiché le parti piccole sono molte.

Come illustrato nel nostro whitepaper, il punto di pareggio per lo stampaggio a iniezione di questa parte rispetto alla stampa 3D SLS sulla Fuse 1 è circa 8000 unità. In una singola stampa sulla Fuse 1+ 30W possono essere prodotte 320 parti per circa 206 $. Utilizzando più camere di stampa, il personale tecnico può iniziare a stampare ogni giorno della settimana ed eseguire la post-elaborazione delle stampe il giorno successivo dopo il periodo di raffreddamento.

Con questo flusso di lavoro è possibile completare quattro produzioni complete ogni settimana, per un totale di 1.870 parti prodotte settimanalmente. Una Fuse 1+ 30W è in grado di stampare più di 8000 parti al mese, creando un'alternativa ragionevole alla produzione tradizionale, in cui lo stesso tempo viene impiegato per creare un nuovo stampo per stampaggio a iniezione. A causa dei costi unitari più elevati, l'esternalizzazione è decisamente meno conveniente. 

Attrezzature e supporti di produzione possono assumere varie forme: pinze personalizzate che aumentano l'efficienza delle operazioni di pick-and-place di apparecchi automatici, attrezzature che aiutano a conferire la geometria adeguata a un prodotto finale o dime e fissaggi che supportano l'assemblaggio o il controllo di qualità. Qualsiasi ciclo di produzione richiede strumenti di questo tipo e spesso possono trarre vantaggio dalla resistenza e robustezza offerte dalle parti SLS realizzate in 3D.

Le parti sostitutive seguono uno schema della domanda simile: non ne sono richieste grandi quantità, ma quando una parte si rompe e la linea di assemblaggio rimane in stallo, velocità e precisione diventano fondamentali. Per queste applicazioni, la sinterizzazione laser selettiva in-house può diventare un'alternativa più rapida e conveniente rispetto alle parti prodotte in alluminio. 

Il nostro primo esempio consiste in uno strumento stampato tramite SLS utilizzato da Marcus Marienfeld per sagomare montature di occhiali in titanio. La geometria è personalizzata e il produttore crea le montature in base alle diverse geometrie facciali dei clienti. Per ottenere montature con geometrie diverse sono necessarie attrezzature personalizzate. Questo tipo di personalizzazione delle attrezzature sarebbe impossibile tramite i processi tradizionali, solitamente costosi, ma diventa fattibile con la stampa 3D SLS. In questo caso di studio sono state realizzate attrezzature con 19 forme diverse in una sola camera di stampa SLS, ottimizzando così la densità di stampa e il tasso di rigenerazione della polvere. 

Il secondo esempio consiste in una parte sostitutiva per una manovella, un componente che potrebbe rompersi nel corso di un processo di produzione e che richiede un materiale resistente e rigido. Dal momento che queste parti possono essere stampate esclusivamente su richiesta, la quantità è pari a una sola unità, nonostante stampare quantità ridotte sia meno ottimale in termini di densità e tasso di rigenerazione della polvere.

* Il costo del materiale è fissato a 99 $ al chilo, senza alcuno sconto, poiché i supporti di produzione, come le attrezzature, non sono tipicamente richiesti per i volumi più elevati che richiederebbero l'acquisto di polvere all'ingrosso. 

** Il tempo per la manodopera tiene conto di un tempo di preparazione della stampa più lungo, 20 minuti in questo caso, per tenere conto della disposizione, dell'etichettatura e dell'orientamento di queste presse leggermente diverse. 

Le attrezzature per i prodotti di consumo come gli occhiali sono in genere realizzate una sola volta e poi riutilizzate per grandi volumi di produzione dello stesso prodotto. Tuttavia, nel caso di Marcus Marienfeld, l'azienda offre diversi stili di montature per occhiali, che richiedono tutti uno strumento personalizzato. Per le opzioni di personalizzazione a basso volume, la stampa 3D in-house SLS fornisce parti di alta qualità in tempi rapidi, in modo che il vero lavoro di pressatura dei telai in titanio possa avvenire il prima possibile. Sebbene i prezzi dell'esternalizzazione non siano molto più elevati, i nove giorni lavorativi per la consegna sono il vero svantaggio in questo caso. 

* Il costo della manodopera rappresenta una parte significativa del costo totale ed è diviso solo per una parte. Tuttavia, in uno scenario reale, questo problema sarebbe mitigato dalle altre parti presenti nella camera di stampa, alle quali l'utente aggiunge una parte di ricambio su richiesta nel corso della giornata. 

Il ritorno d'investimento di un apparecchio SLS in-house che stampa unità sostitutive singole non può essere calcolato semplicemente considerando il solo costo per unità. Nonostante questo sia più costoso dell'esternalizzazione a un fornitore di servizi, occorrerebbero comunque centinaia, se non migliaia, di parti singole per ripagarne il costo.

D'altro canto, qual è il costo di tenere ferma una linea di produzione per un giorno anziché per due settimane? Chiaramente la risposta cambia a seconda dei casi, ma è evidente che l'efficacia di una stampante SLS in-house per produrre parti sostitutive debba essere misurata dalla rapidità con cui le parti riescono a ripristinare il funzionamento di un apparecchio. Ogni ora trascorsa in attesa di una parte di ricambio equivale a una perdita economica per l'azienda. Con un apparecchio in-house è possibile ottenere una parte il giorno successivo e ripristinare l'intero processo di produzione entro 24 ore, il che può bastare per ripagare il prezzo della stampante anche se viene usata una sola volta per questo scopo.

In ciascun caso di studio riguardante la prototipazione, i cicli di produzione e i supporti di produzione, ad eccezione dell'ultimo caso relativo alla manovella, il costo della stampa in-house rispetto all'esternalizzazione a un fornitore di servizi è stato significativamente inferiore. Questo confronto dei costi presuppone che la stampante SLS in-house sia già stata acquistata e che il costo di una stampante non sia ammortizzato nel costo di produzione. 

Questi report di ritorno d'investimento dimostrano che la maggior parte delle aziende che hanno una singola applicazione e una domanda di stampa SLS tale da giustificare l'uso di una Fuse 1+ 30W al 10% della sua capacità può trarre vantaggio dall'aggiunta di una stampante 3D SLS in-house anziché ricorrere all'esternalizzazione. Una volta che un'azienda possiede una stampante SLS in-house, l'espansione verso nuove applicazioni presenta meno ostacoli rispetto all'esternalizzazione e inoltre incoraggia l'innovazione.

Per la maggior parte delle aziende che desiderano realizzare nuovi prodotti, la fase di prototipazione può essere accelerata di diversi mesi. Questi risultati provano che l'utilizzo di una stampante SLS in-house può determinare un ritorno d'investimento legato al processo di prototipazione di un solo prodotto. I casi d'uso del collettore per automobili e del trapano elettrico dimostrano che la prototipazione in-house è spesso dieci volte più veloce ed economica rispetto all'esternalizzazione. Per un'azienda che sviluppa prodotti in modo continuo, la produzione di 60-80 stampe differenti offre un ritorno d'investimento positivo in meno di tre o quattro mesi. 

Riguardo ai cicli di produzione, sia l'ingranaggio per piattaforma rotante sia il pedale per bicicletta dimostrano che il costo per unità è sostanzialmente inferiore quando si stampa in-house. Ciò è influenzato dalla dimensione ridotta delle parti e dalla loro efficienza di posizionamento nella camera di stampa. I casi d'uso di produzione di parti piccole permettono di ottenere in modo molto semplice una densità di stampa ottimale. In questo modo il processo di stampa elimina gli sprechi: ogni residuo di materiale non sinterizzato può essere usato nel ciclo di stampa successivo, mantenendo comunque un rapporto ottimale tra polvere riciclata e nuova. Per situazioni in cui è necessario ottenere rapidamente centinaia o migliaia di parti per utilizzo finale (come nel caso della produzione con volumi ridotti, interruzioni nella catena di fornitura o una scadenza imminente), l'utilizzo di una Fuse 1+ 30W può fornire una soluzione in-house o un'alternativa più conveniente se l'esternalizzazione o i metodi tradizionali richiedono troppo tempo.

Per la prima applicazione di supporti di produzione, ovvero uno strumento per conferire una forma particolare alle montature di occhiali, il ritorno d'investimento è più in linea con i casi d'uso dei cicli di prototipazione e produzione: se vi è una domanda sufficiente per la stampa, l'apparecchio si ripaga nel giro di alcuni mesi. La creazione di attrezzature come queste è un modo semplice ed economico per ampliare l'accesso alla personalizzazione. In questo contesto, l'utente può stampare 19 iterazioni differenti della pressa per altrettante forme del viso. Il produttore di occhiali può quindi offrire montature di occhiali con forme diverse per forme del viso differenti. 

L'unica eccezione rilevante che riguarda il rapido ritorno d'investimento per i cicli di prototipazione e produzione è il caso d'uso di parti sostitutive. Poiché è necessaria una sola parte, i risparmi economici non sono significativi. Ma immaginiamo uno scenario in cui un componente di un'attrezzatura si è rotto e deve essere sostituito immediatamente. Il componente rotto impedisce la produzione, e ogni minuto di inattività ha un impatto sui profitti. Le opzioni per trovare parti sostitutive sono:  

• ordinarle dal produttore dell'apparecchio 
• creare attrezzature e stampare/colare/lavorarne altre
• ordinare una parte stampata in 3D da un fornitore di servizi 
• stampare in-house la parte in 3D

Quando ogni minuto è prezioso, l'opzione che permette di installare una parte sostitutiva il più rapidamente possibile e riprendere la produzione è la stampa 3D in-house. 

La sinterizzazione laser selettiva è un metodo ideale per realizzare prototipi di parti funzionali, resistenti e di qualità industriale in modo rapido ed economico, nonché una soluzione praticabile per la produzione economica di parti per utilizzo finale in volumi medio-bassi. 

In questi casi, una volta che la sinterizzazione laser selettiva è stata scelta come il metodo migliore, la decisione tra l'esternalizzazione o la stampa in-house di queste parti è semplice: la stampa di parti SLS in-house è più rapida e meno costosa. 

Le alternativa di stampa non 3D tradizionali hanno senso solo nel caso di una produzione con volumi sufficientemente elevati e una domanda stabile e prevedibile. La sinterizzazione laser selettiva in-house è un'alternativa possibile per qualsiasi produzione con volumi ridotti o non prevedibili, che si tratti di mercato post-vendita, opzioni provvisorie, prodotti nuovi o produzione di parti sostitutive. 

L'ecosistema della serie Fuse ha reso per la prima volta la stampa 3D SLS in-house alla portata di tutti, consentendo a centinaia di produttori di creare parti nel giro di pochi giorni, mantenendo sempre il controllo sull'intero workflow. Il processo di comunicazione tra i reparti, dai richiedenti ai team di progettazione, tecnici, dedicati ai test o al rapporto con i clienti, può avvenire nell'arco di una settimana. 

Con una stampante 3D SLS in-house è possibile riportare il controllo nelle mani del produttore. La fascia di prezzo accessibile della serie Fuse, il suo workflow intuitivo e l'ampia gamma di materiali di qualità industriale la rendono la scelta ideale per coloro che desiderano ridurre la loro dipendenza da terzi. 

Determinare le tempistiche esatte per il ritorno d'investimento può essere complicato, in quanto occorre considerare varie applicazioni, materiali e programmi di produzione. Dopo aver lavorato insieme a centinaia di clienti della serie Fuse, il nostro team specializzato in stampa SLS può aiutarti a pianificare un programma per le tue parti specifiche e determinare le tempistiche per ottenere un ritorno d'investimento una volta portata la sinterizzazione laser selettiva in-house.