La stampa 3D è sempre più diffusa nella produzione di componentistica automotive, avio e medicale, e tanti sono i dubbi su cosa si deve controllare e come.
Partiamo dall’inizio.

COSA É LA STAMPA 3D

La stampa 3D è l’evoluzione della stampa tradizionale.
La stampa è stata inventata in Cina all’epoca della Dinastia Tang (618-907), e prevedeva il trasferimento dell’inchiostro su una pagina per mezzo di una matrice di legno.

Immagini risalenti alla dinastia Tang

Nei secoli l’invenzione si diffuse in tutto il mondo, venne migliorata e oggi siamo circondati di pagine stampate su libri, giornali, brochure.
Questo tipo di stampa è 2D perché prevede la stampa di uno strato sottile e bidimensionale di inchiostro su una pagina di carta.

La famosa Bibbia di Gutemberg risalente al 1455, primo esempio di stampa a caratteri mobili

La stampa 3D, detta in parole povere, consiste nella stampa di molti strati bidimensionali di liquido uno sopra l’altro, con ogni strato che si solidifica prima che lo strato successivo venga applicato. Alla fine dei passaggi si avrà un oggetto tridimensionale.

LE FASI DI STAMPA 3D

In cosa consiste un procedimento di stampa 3D?

Perdonami la semplificazione, ma il web è pieno di materiale tecnico dei produttori di stampanti 3D che descrivono puntualmente le modalità operativa dei propri prodotti, qui mi interessa dare delle indicazioni semplici, chiare e generali in modo che anche se non sei un esperto di stampa 3D puoi farti un’idea.

Se invece sei un esperto puoi passare direttamente al paragrafo successivo.

A monte del sistema di stampa 3D c’è del materiale solido (metallico o polimerico) che viene trasformato e reso liquido.

Esempio di strati sovrapposti che creano l’oggetto finito 3D

La prima fase di stampa 3D prevede di distribuire uno strato di materiale liquido sul piano XY. Questo strato viene raffreddato prima che venga depositato un secondo strato di liquido. Raffreddandosi si trasforma in materiale solido.

Nelle fasi successive la testina continua a distribuire questo liquido muovendosi sul piano XY secondo un modello matematico.

Sovrapponendo un grande numero di strati, che si solidificano mano a mano, si ottiene l’oggetto finito.

ADDITIVE MANUFACTURING IN NATURA

Un processo di stampa 3D esiste da sempre in natura.

Le api possono essere considerate le pioniere dell’additive manufacturing.

Le api operaie hanno una ghiandola che permette di trasformare il miele in cera. Dopodiché masticano la cera, la rendono liquida e la depositano strato dopo strato per costruire il favo, la struttura di celle esagonali dove verranno cresciute le larve e verranno depositati il miele e il polline.

CONTROLLO QUALITÀ DELLA STAMPA 3D

Ho già parlato di controllo qualità additive manufacturing ma in questo articolo voglio ribadire i tipi di controllo qualità che si possono fare sulle produzioni di componenti stampati 3D.

Il primo tipo di controllo è un controllo visivo ed estetico.

La domanda a cui bisogna rispondere è se il prodotto presenta le caratteristiche estetiche che ci si aspettava avesse, sia nel suo insieme sia a livello di finiture superficiali.

Segue poi un controllo funzionale: il prodotto risponde all’uso per cui è stato progettato? E’ completo di tutte le parti previste a disegno, tutte le parti sono funzionanti?

A questo punto è spesso necessario un controllo dimensionale e di conformità a disegno rispetto alle prescrizioni.

Le prescrizioni possono riguardare le caratteristiche geometriche, strutturali, chimiche, fisiche dell’oggetto finito, ma anche dei materiali utilizzati per la stampa 3D, nello specifico le polveri metalliche o polimeriche.

Grazie a questi controlli è possibile avere l’evidenza della conformità del prodotto finito soprattutto se si è implementato un sistema di stampa 3D per la produzione di piccole serie di componenti e si vogliono garantire al cliente finale la stabilità e la ripetibilità del processo di produzione.

LE PROVE DI LABORATORIO E CND PER LA STAMPA 3D

Nel dettaglio le prove di laboratorio e CND che si possono fare per garantire la qualità della stampa 3D sono:

  • analisi chimiche e composizionali dei materiali allo stato di fornitura
  • analisi al microscopio ottico e al microscopio elettronico SEM EDS
  • controlli superficiali mediante liquidi penetranti
  • controlli dimensionali e ricerca difetti mediante tomografia computerizzata

In particolare la tomografia computerizzata è indicata per il controllo dei prodotti finiti perché permette di valutare tutte le caratteristiche interne ed esterne dell’oggetto senza alterarne la composizione.

Come dice Davide Baratto, Direttore di Gilardoni SPA, l’azienda leader nel mondo per la produzione di strumenti di controllo mediante raggi X, la tomografia computerizzata dà all’uomo un terzo occhio che vede all’interno degli oggetti con precisione micrometrica.

Ma guarda tu stesso il video qui sotto in cui faccio quattro chiacchiere con Davide sui vantaggi del controllo qualità in ambito industriale mediante tomografia computerizzata.

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