Stampa in 3D metallo invece della plastica: come funziona

Stampa 3D in plastica o in metallo? La prima è più comune ed economica. Tuttavia il segreto dello sviluppo futuro potrebbe risiedere proprio nella stampa additiva su metallo. Siamo sempre nell’ambito della stampa additiva ovviamente. Quest’ultima si caratterizza rispetto ai processi di produzione convenzionali o sottrattivi perché costruisce un prototipo utilizzando un processo strato per strato partendo da un modello digitale.

Stampa 3D in plastica o in metallo? La prima è più comune ed economica. Tuttavia il segreto dello sviluppo futuro potrebbe risiedere proprio nella stampa additiva su metallo. Siamo sempre nell’ambito della stampa additiva ovviamente. Quest’ultima si caratterizza rispetto ai processi di produzione convenzionali o sottrattivi perché costruisce un prototipo utilizzando un processo strato per strato partendo da un modello digitale, senza ricorrere a stampi o matrici che richiedono più tempo, più materiale per il processo di produzione, con costi superiori.

Quante tipologie di stampa 3D esistono

Una classificazione delle metodologie di stampa 3d può essere fatta in base alla fonte di energia o dal modo in cui viene unito il materiale. Distinguiamo anche diversi sistemi di stampa 3D in base al materiale usato appunto. In questo articolo ci occupiamo proprio di questa distinzione e, più nello specifico, dei vantaggi della stampa tridimensionale metallica. La lavorazione più comune impiega la plastica ma, soprattutto in alcuni settori, sta prendendo sempre più piede la stampa di metallo. I metalli più comunemente impiegati sono titanio, acciaio o nichel.

Quali metalli si usano per la stampa 3D

• Titanio puro (Ti64 o TiAl4V) uno dei più usati, per via della grande versatilità. In campo medicale è il materiale con cui si realizzano le protesi 3D, ma è molto comune anche nell’industria aerospaziale e automotive. L’unico inconveniente è che il titanio è molto reattivo il che significa che, quando si trova polverizzato, è a rischio esplosione. Ecco perché si stampa in 3D nel vuoto oppure in un’atmosfera con gas argon.

• Acciaio inossidabile: per la stampa 3D in metallo low cost. E’ molto forte. Se invece all’acciaio si uniscono cobalto e nickel, si ottiene l’acciaio maranging. Quest’ultimo è molto elastico e difficile da spezzare al tempo stesso.

• Alluminio: molto gettonato anch’esso perché leggero e versatile;

• Cromo cobalto: lega metallica ad alta resistenza specifica;

• Rame e bronzo: molto usati nei processi di fusione a cera persa e, quindi, prevalentemente per l’artigianato. Meno in ambito industriale.

• Ferro: usato nella stampa 3D soprattutto se in aggiunta a filamenti PLA.

• Oro, argento e metalli preziosi: per realizzazione di oggetti di gioielleria ma anche in ambito medicale ed elettronico. La parte più difficile è mantenere le proprietà estetiche dei materiali.

Come funziona la stampa 3D in metallo

Un laser ad alta precisione fonde la polvere di metallo e disegna strato su strato il modello caricato da file CAD fino alla realizzazione dell’oggetto desiderato. Le particelle di polvere di metallo vengono fuse in modo che il nuovo materiale aderisca con precisione e in modo efficiente al livello precedente, senza colla o liquido legante.

Le componenti, possono essere realizzate in diversi tipi di metallo. Non è una tecnologia propriamente economica e per questo adesso rappresenta ancora una nicchia per alcuni settori.

Questa tecnologia, detta anche a “fusione a letto di polvere” è la più comune e rappresenta, in pratica, la versione per metallo della SLS (sinterizzazione laser selettiva). Se oggi comprate un pezzo in metallo realizzato in 3D, sarà questa la tecnologia con la quale è stato realizzato. Ad ogni modo esistono anche alternative meno diffuse ma molto più economiche e accessibili. Un altro approccio per la stampa 3d in metallo è il cd binder jetting. Questo è un processo noto anche nella stampa 3D dei materiali non metallici. In questo caso si realizzano gli strati incollando le particelle metalliche e poi sinterizzandole (o in alternativa fondendole) in un forno ad alta temperatura, proprio come fa chi lavora la ceramica. E’ vero che, in questo caso, la produzione richiede un passaggio ulteriore (la cottura in forno) ma, a fronte di questo sistema meno diretto, il costo di stampa scende.

I vantaggi della stampa 3d su metallo e le potenzialità di questa tecnologia

La stampa 3D di metalli è impiegata con una certa diffusione in ambito industriale (automotive, protesi dentali etc) e permette la realizzazione di prototipi dettagliati ad alta precisione. Un altro vantaggio rispetto alla stampa additiva di plastica è la possibilità di fare prodotti in serie utilizzando poco materiale. Questo contribuisce a ridurre i costi della stampa 3d con questo sistema. Questa tecnologia ha un grande potenziale e potrebbe  diventare sempre più popolare, entrando a far parte della cassetta degli attrezzi di ogni diventando parte integrante del lavoro di ingegneri e progettisti.

Quando i produttori di aeromobili realizzano componenti in metallo, tagliano fino al 90% del materiale. Le parti metalliche stampate in 3D determinano un consumo di energia notevolmente inferiore riducendo gli sprechi. Grazie a questo vantaggio, i prodotti metallici stampati in 3D possono essere fino al 60% più leggeri dei relativi originali di partenza. La sola industria aeronautica risparmia miliardi di dollari per via di questa riduzione del peso, perché, così facendo, consuma meno carburante.