Processo produttivo: stampa 3D o sistemi di stampaggio a iniezione?

Cos’è lo stampaggio a iniezione?

La tecnica dello stampaggio a iniezione rappresenta uno dei processi principali per la produzione di articoli in plastica. È un processo veloce e viene utilizzato per produrre un numero elevato di pezzi identici, che siano componenti ingegneristici di alta precisione o semplici beni di consumo usa e getta.

stampaggio a iniezione versus stampa 3d

Materiali utilizzati

La maggior parte dei materiali termoplastici può essere lavorata mediante stampaggio a iniezione. Alcuni dei materiali comunemente usati sono:

  • ABS acrilonitrile-butadiene-stirene
  • PA in nylon
  • PC in policarbonato
  • Polipropilene PP
  • Polistirolo GPPS

La stampa 3D di HP

Con la tecnologia di stampa 3D si possono produrre parti fino al 90% più velocemente, con meno sprechi e con costi per parte dimezzati rispetto ai tradizionali processi di stampaggio.

stampaggio a iniezione versus stampa 3d

Grazie alla rivoluzionaria tecnologia di stampa 3D di HP, è possibile produrre parti in ore anziché giorni, offrendo ai progettisti un pezzo fisico da analizzare in tempi molto ridotti.

Inoltre, è possibile  monitorare la qualità delle parti durante la stampa.

Con la produzione tradizionale è necessario introdurre un ulteriore processo dedicato all’assemblaggio e test dei prodotti realizzati con pezzi di ricambio; la tecnologia di stampa 3D HP Multi Jet Fusion è in grado di creare questi prodotti pezzo-parte come un singolo oggetto stampato.

Grazie alla tecnologia 3D di HP, è stato possibile stampare un anello di catena in 30 minuti. L’anello pesa oltre 100 grammi ed è in grado di sollevare oltre 4.500 kg di peso.

Il nuovo processo produttivo: tra tecnologia 3D e metodi tradizionali

Per poter valutare accuratamente i pro e i contro di entrambi i metodi di produzione a disposizione delle imprese manifatturiere, occorre fare alcune valutazioni.

Il costo

I costi iniziali da sostenere prima di andare in produzione, nello stampaggio ad iniezione, tendono ad essere molto elevati a causa dei requisiti di progettazione, test e lavorazione degli utensili.

Chi produce in volumi elevati, ha bisogno del design giusto sin dall’inizio. Per ottenere il giusto design è necessario progettare e quindi prototipare la parte stessa. Interviene qui un potenziale aspetto negativo, ossia i tempi di consegna richiesti.

Lo sviluppo iniziale del prototipo è tipicamente completato su una stampante 3D e spesso in un materiale diverso, quindi è necessario progettare e prototipare uno stampo in grado di produrre repliche della parte in grandi volumi. Seguono poi vari test prima di ottenere una parte stampata a iniezione.

Poiché la stampa 3D è una tecnologia di produzione digitale, non c’è praticamente nessun costo iniziale per realizzare una nuova parte. I costi da sostenere per la realizzazione delle parti stampate in 3D sono relativi al costo del materiale, ai tempi di produzione e alla manodopera.

Secondo Bentz, fondatore di Slant 3D, il prezzo non è l’unica ragione per considerare la stampa 3D.
“Le tecniche di produzione tradizionali”, afferma, “richiedono elevate spese iniziali per la lavorazione degli utensili e la produzione a lungo termine e in volumi elevati di un componente per ammortizzare tali spese iniziali. Ma se c’è un errore nel prodotto, o il mercato cambia, così che il prodotto deve essere modificato, le aziende potrebbero perdere l’intero investimento in stampi e utensili. Questo elevato rischio rende anche l’ingresso in una produzione di grandi volumi impegnativo per le piccole o le nuove imprese. “
Questo ci porta a parlare di parti, volumi e complessità.

Volume e complessità della parte

Come affermato anche da Benz, quando si tratta di prototipazione o produzione di piccoli volumi, può essere costoso riprogettare, lavorare e sostituire gli stampi e gli utensili personalizzati, necessari per lo stampaggio a iniezione. La stampa 3D consente di apportare piccole modifiche al design della parte senza riadeguamenti costosi, quindi è perfetta per lo sviluppo di nuove parti.

Poiché lo stampaggio a iniezione richiede uno stampo negativo, esistono reali limitazioni alle forme e alle geometrie delle parti che possono essere prodotte.

Lo stampaggio a iniezione richiede la realizzazione di parti con punte extra (come “perni di espulsione”) che dovranno essere rimosse nel processo di finitura, generando uno spreco di plastica.

La finitura delle parti, inoltre, con lo stampaggio a iniezione è meno precisa, in quanto le giunzioni delle due metà dello stampo che si uniscono, sono visibili.

Possiamo affermare però, che lo stampaggio a iniezione di plastica e la stampa 3D si completano a vicenda, a seconda dell’applicazione necessaria.

Iterazione e cambiamento

Per un’azienda che si trova ancora agli inizi dello sviluppo di un prodotto, spendere troppo in uno stampo che non può essere modificato, può rallentare il ciclo di innovazione.

Con la tecnologia Multi Jet Fusion di HP è possibile ottenere in modo affidabile e ripetibile parti finali perfettamente corrispondenti al proprio progetto. Inoltre, in caso di lavori urgenti, è possibile aggiungere ulteriori parti mentre la stampa è in esecuzione.

I modelli realizzati con la tecnologia 3D consentono anche la rapida verifica del design, mitigando il rischio finanziario di investire in uno stampo metallico costoso.

Queste tecnologie possono produrre parti con un’elevata precisione dimensionale e sono ideali per parti complesse e dettagli accurati, nel caso della tecnologia Multi Jet Fusion, grazie al processo di stampa Multi-Agente originale di HP.

Disegno del pezzo

I principi e le pratiche del convenzionale stampaggio a iniezione sono in uso da oltre un secolo e sono ben compresi nel settore. L’utilizzo delle stampanti 3D di parti plastiche durevoli é abbastanza recente.

Il vantaggio della stampa 3D è che può realizzare geometrie precedentemente impossibili o poco pratiche, così come strutture reticolari interne, con una resistenza ottimale e un peso ridotto. Questi sono enormi vantaggi ingegneristici che non possono essere fatti convenzionalmente o senza costi elevati.

La stampa 3D generalmente crea parti a strati, il che permette di avere una finitura chiara.

Stiamo anche assistendo a miglioramenti nella rapidità con cui parti finite vengono stampate con la linea Jet Fusion di HP.

Chi utilizza la tecnologia di stampa 3D di HP riscontra importanti vantaggi:

  • riduzione del time to market

Con la stazione di preparazione dei materiali e post-produzione automatizzata di HP, le imprese possono ottimizzare il flusso di lavoro.

  • produzione rapida ed economica su larga scala di prototipi e pezzi funzionali

E’ possibile pianificare i tempi di produzione in modo più accurato e prevedibile per aumentare l’efficienza operativa generale.

  • flessibilità nel design

I materiali di stampa 3D sviluppati da HP sono resistenti alla temperatura e permettono di avere libertà di progettazione. Questo significa che le parti realizzate con la tecnologia 3D sono ora un’opzione valida per la produzione di pezzi a bassa tiratura.

Conclusioni

Lo stampaggio ad iniezione utilizzato assieme alla tecnologia di stampa 3D HP offre soluzioni rapide ed economiche per realizzare parti in plastica, dalla prototipazione e dalla produzione a breve termine fino alla produzione completa su larga scala con i costi unitari più bassi.

 

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