La produzione additiva tramite Sinterizzazione Laser Selettiva (SLS) consente la produzione economica di geometrie complesse, prototipi funzionali e piccole serie. Tuttavia, solo una post-elaborazione riproducibile ed economica rende i componenti realmente commercializzabili. La qualità della superficie, la stabilità del processo e i costi per componente sono influenzati in modo significativo dalla post-elaborazione. Anche il fornitore di stampa 3D tedesco FORMRISE si è trovato di fronte a questa sfida. L'azienda, con oltre 20 anni di esperienza nel campo della produzione additiva, fornisce clienti di settori esigenti come automotive, aerospaziale, tecnologia medica e industria dei beni di lusso e della gioielleria. Di conseguenza, le richieste di qualità, riproducibilità e sicurezza del processo sono molto elevate.
Limiti di un concetto di post-elaborazione multistadio
La post-elaborazione dei componenti SLS è avvenuta inizialmente presso FORMRISE attraverso diversi processi di sabbiatura su impianti di un concorrente. Inizialmente, i componenti sono stati puliti con perle di vetro per rimuovere la polvere in eccesso. Successivamente, è avvenuta una pre-compressione della superficie con polimeri, prima che i pezzi venissero colorati e infine nuovamente sabbiati.
Questo processo multistadio si è distribuito su più impianti e ha richiesto in parte lavorazioni manuali – in alcuni casi fino a due ore per lotto. Con l'aumento del carico di lavoro e delle richieste di qualità più elevate, questo concetto è diventato sempre più inefficiente. Particolarmente problematico si è rivelato il trattamento dei materiali abrasivi. La precedente lavorazione esclusivamente tramite separazione a ciclone non era sufficiente per separare in modo affidabile i materiali abrasivi e la polvere e garantire una lavorazione pulita e costante. Ne è conseguito un consumo estremamente elevato di polimeri.
Contemporaneamente, la qualità dei materiali abrasivi è peggiorata continuamente, poiché le particelle di colore e l'usura non venivano separate in modo pulito. Ciò ha avuto impatti diretti sulla stabilità del processo: i componenti chiari non potevano essere lavorati liberamente in impianti contaminati. FORMRISE è stata costretta a pianificare rigorosamente la produzione: pezzi chiari all'inizio della settimana, pezzi più scuri nel corso della settimana. Gli ordini dei clienti spontanei o le modifiche a breve termine erano quasi impossibili da realizzare. Alla fine della settimana, inoltre, gli impianti dovevano essere puliti con grande impegno.
Si è aggiunto un ulteriore problema noto a molti utilizzatori di SLS: durante la pulizia con perle di vetro, rimanevano sempre piccole particelle di vetro sulla superficie. Al più tardi durante la colorazione dei componenti, queste inclusioni portavano a risultati di colore non omogenei e difetti visibili.
S1 di AM Solutions convince FORMRISE con una tecnologia superiore
In questo contesto, FORMRISE ha cercato attivamente una nuova soluzione per la post-elaborazione dei suoi componenti SLS. Era richiesto un sistema che combinasse in modo efficiente pulizia e finitura della superficie e, soprattutto, disponesse di un trattamento dei materiali abrasivi potente e affidabile.
Alla Formnext 2023, FORMRISE ha incontrato per la prima volta l'S1 di AM Solutions. L'impianto unisce l'esperienza decennale della Rösler Group nella tecnologia di sabbiatura con un concetto di processo sviluppato specificamente per la produzione additiva. Il sistema di trattamento dei materiali abrasivi, progettato per applicazioni a letto di polvere plastica, con grande ciclone e setaccio vibrante integrato, costituisce l'elemento centrale e garantisce una classificazione pulita dei materiali abrasivi. Tuttavia, per FORMRISE non era solo la tecnologia nei dettagli a contare, ma l'approccio olistico: con l'S1 è possibile eseguire pulizia e omogeneizzazione della superficie in un unico processo automatizzato 2-in-1 – con un solo materiale abrasivo e in un impianto. Grazie all'elevata soddisfazione per l'S1, FORMRISE gestisce ora tre impianti di questo tipo.
Miglioramenti misurabili significativi nel funzionamento
Dopo l'avvio dei nuovi impianti, sono stati rapidamente evidenti miglioramenti misurabili nella post-elaborazione. Il consumo di polimeri è diminuito di oltre il 60% nel primo anno, poiché il materiale abrasivo viene mantenuto in modo significativamente più efficiente nel ciclo. Solo questo ha permesso di risparmiare circa 1,6 t di CO₂. Allo stesso tempo, l'uso di perle di vetro è potuto quasi completamente venire meno, riducendo così anche i problemi noti durante la colorazione dei componenti. Inoltre, i costi di smaltimento sono diminuiti notevolmente.
Un altro effetto importante è stata l'aumento delle prestazioni del processo dell'impianto. Grazie all'elevata potenza di sabbiatura e all'eliminazione di diversi passaggi di processo, il tempo totale di post-elaborazione è stato ridotto di quasi il 50%. Questo ha abbassato non solo il fabbisogno energetico e d'aria compressa, ma ha anche ridotto notevolmente il lavoro manuale. Anche la qualità dei componenti è potuta migliorare ulteriormente. Le superfici dei componenti SLS sono più omogenee e appaiono di qualità significativamente superiore. I clienti riferiscono che i componenti sembrano già quasi levigati dopo il processo di sabbiatura, sebbene siano stati trattati esclusivamente con sabbiatura e si prestino meglio a processi successivi.
L'S1 come elemento strategico nella post-elaborazione SLS
In totale, i risparmi annuali di FORMRISE ammontano a circa 35.000 euro, di cui più della metà è dovuta esclusivamente alla riduzione del consumo d'aria compressa. Allo stesso tempo, le emissioni di CO₂ del processo di post-elaborazione sono state ridotte di oltre 12 tonnellate all'anno. „Per la post-elaborazione di pezzi SLS, AM Solutions offre con l'S1 una soluzione che è assolutamente senza pari sul mercato e ci ha convinti in ogni aspetto. Qui si vede chiaramente quale potenziale ci sia nell'ottimizzazione del processo di sabbiatura rispetto alle esigenze della produzione additiva e in particolare nella preparazione dei materiali abrasivi. AM Solutions ha riconosciuto e sfruttato questo potenziale e ci ha dato l'opportunità di ottimizzare la nostra post-elaborazione in un modo che prima non avremmo potuto immaginare“, si rallegrano il direttore di FORMRISE Peter Spitzwieser.
I fornitori di SLS sono sotto una forte pressione dei costi a causa della concorrenza, delle richieste di mercato e delle crescenti aspettative dei clienti. L'S1 porta l'efficienza nella post-elaborazione a un livello completamente nuovo: maggiore produttività, risultati puliti e notevolmente meno lavoro manuale – senza compromessi sulla qualità.
Studio di caso da scaricare: www.solutions-for-am.com/CaseStudy-DE
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