Cruscotto con venature in legno Objet

Applicazioni di finitura

Unisci, sigilla e decora le parti stampate in 3D

Per prototipi difficilmente distinguibili dai prodotti stampati a iniezione, applicazioni per la realizzazione di attrezzature avanzate e dispositivi personalizzati duraturi di aspetto gradevole, è possibile applicare una fase di post-trattamento alle parti stampate in 3D.

Sigillatura di parti FDM

Panoramica

Le parti a modellazione a deposizione fusa (FDM, Fused Deposition Modeling) possono offrire sostanziali risparmi e riduzione dei tempi di introduzione nel mercato per molte applicazioni. La tecnologia FDM è un processo di fabbricazione additiva per la creazione di parti plastiche strato per strato, tramite dati di file CAD (Computer&dnash;Aided Design). Le parti FDM favoriscono inoltre notevoli miglioramenti delle prestazioni perché eliminano praticamente tutte le limitazioni geometriche. La porosità delle parti FDM ha tuttavia rappresentato un ostacolo al loro utilizzo in applicazioni di prototipazione funzionale e produzione digitale diretta che richiedono la sigillatura di gas e liquidi. Per le parti FDM sono stati convalidati alcuni metodi di sigillatura diversi, per poter sfruttare i vantaggi costituiti da risparmio dei costi, libertà di progettazione e tempi di lavorazione offerti dalla tecnologia FDM in un'ampia gamma di nuove applicazioni.

Schema di applicazione

Vi sono molti metodi per sigillare una parte FDM e molte caratteristiche da considerare nello scegliere l'approccio migliore. Per offrire supporto nella scelta, Stratasys ha valutato costo, tempi, difficoltà, limitazioni geometriche, dimensioni massime delle parti, viscosità, mantenimento della precisione, pressione massima, resistenza chimica e sensibilità alla temperatura di cinque metodi di sigillatura comuni.

Macchina per finitura

La macchina per finitura consente di sigillare le superfici di una parte esponendole a un agente di lisciatura vaporizzato all'interno di una camera. La macchina per finitura è molto semplice da utilizzare e preserva l'integrità dimensionale. L'utilizzo della macchina è limitato alle applicazioni con pressione atmosferica non elevata e a temperature minori o uguali a 100°C (212°F). La macchina per finitura viene spesso scelta per la galvanoplastica delle parti, utilizzando quindi le parti come schemi per la fusione in cera persa o la produzione di prototipi funzionali di geometrie per il contenimento di liquidi come bottiglie o linee di raffreddamento negli stampi.

Rivestimento epossidico

L'Hysol E-20HP è una resina epossidica in due parti erogata tramite pistola e spennellata sulla parte in piccole sezioni. Questo metodo non richiede un investimento in attrezzature e produce un risultato finale ideale per rigide condizioni operative. Il rivestimento mantiene una sigillatura a tenuta d'aria fino a una pressione di 65 psi (448 kPa), può sostenere temperature uguali o maggiori di quelle dei materiali FDM ed è in grado di resistere a molti agenti chimici. La sigillatura di parti grandi o complesse con resina epossidica può rivelarsi un'operazione difficile. Elementi inaccessibili come i canali interni non possono essere sigillati. Lo spessore della resina epossidica combinato con l'applicazione manuale riduce la precisione dimensionale della parte. L'Hysol E–20HP può essere utilizzato su qualsiasi materiale FDM tra quelli attualmente disponibili.

Infiltrazione di resina epossidica

La resina epossidica BJB (TC–1614) penetra la superficie di parti porose e semiporose. Le parti FDM vengono immerse nella resina, quindi viene applicata una pressione a vuoto per infiltrare la resina epossidica nella parte. Oltre a una camera a vuoto, è necessario un forno per preriscaldare e indurire la resina epossidica. L'infiltrazione di resina epossidica offre una sigillatura a tenuta d'aria e d'acqua fino a una pressione di 65 psi (448 kPa). Le parti sigillate tramite questo metodo sono inoltre in grado di resistere a temperature elevate e agenti chimici. Il processo di sigillatura è lineare e può essere completato in meno di tre ore, ma piuttosto dispendioso a causa del costo della resina epossidica. Eseguendo il processo di infiltrazione con cura, la precisione dimensionale della parte subisce variazioni molto lievi. Il BJB TC–1614 può essere utilizzato su qualsiasi materiale FDM tra quelli attualmente disponibili.

Immersione

L'immersione delle parti FDM in un solvente può sostituire l'utilizzo della macchina per finitura quando questa non è disponibile o se la parte supera la capacità della camera. Tutte le caratteristiche sono simili a quelle ottenute con la macchina per finitura, ad eccezione di una minore precisione dimensionale. Poiché l'azione di scioglimento del solvente è rapida e aggressiva, la precisione dimensionale è difficile da controllare. Come per la macchina per finitura, l'utilizzo di questo metodo deve essere limitato ad applicazioni a temperatura e pressione atmosferica ridotte. L'immersione è appropriata per tutti i materiali FDM basati su ABS.

Verniciatura e riempimento

Se le parti FDM necessitano di superfici solo parzialmente sigillate, pochi strati di vernice e qualche applicazione di stucco al corpo della parte possono rivelarsi un'opzione conveniente. Poiché si tratta di un'operazione manuale, la precisione e la qualità del prodotto finale dipendono dalla competenza e dalla cura del tecnico. I vantaggi di questa opzione includono costi e tempi ridotti e facilità di applicazione. Gli svantaggi consistono nella mancanza di sigillatura a tenuta d'aria e nell'incapacità di resistere a temperature elevate o ad agenti chimici. Questo metodo può essere utilizzato, ad esempio, per ridurre la porosità delle attrezzature FDM utilizzate per la termoformatura.

Testimonianza di un cliente

Il W.M. Keck Center for 3D Innovation offre servizi di prototipazione e produzione rapide di elevata qualità. Di recente, un'azienda produttrice di collettori di aspirazione e di altri prodotti aftermarket per il settore automobilistico si è rivolta al centro perché interessata a migliorare i propri processi di sviluppo dei prodotti. Il produttore di soluzioni aftermarket ha eseguito una simulazione al computer del flusso dei liquidi attraverso il collettore e ha voluto testare i prototipi di diversi progetti che apparivano promettenti. Il metodo convenzionale per la costruzione di prototipi dei collettori di aspirazione prevede la lavorazione di un blocco solido di alluminio, che è tuttavia un metodo costoso e dispendioso in termini di tempo.

“La sfida principale in questa applicazione sta nel fatto che la superficie della parte deve essere sigillata prima di poter essere utilizzata per i test funzionali”, ha affermato Medina. I tecnici del Keck Center hanno valutato l'utilizzo della macchina per finitura Stratasys e della resina epossidica in due parti BJB TC–1614 per sigillare la parte. “Il produttore di soluzioni aftermarket ha testato parti FDM sigillate con entrambi i metodi e ha riscontrato come offrissero buone prestazioni nei test funzionali su un motore di auto”, ha concluso Medina. “Il costo inferiore e i tempi di consegna minori dei prototipi FDM stanno garantendo al produttore di soluzioni aftermarket rapidi miglioramenti delle prestazioni del proprio prodotto.”

Confronto tra la tecnologia FDM e i metodi di prototipazione tradizionali


Metodo

Costo

Tempi

Alluminio lavorato in CNC

USD $30.000

6 settimane

Attrezzature FDM

USD $5.740

3 settimane

RISPARMI

USD $24.260 (81%)

3 settimane (50%)

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