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Il nuovo processo di stampa 3D è più veloce e preciso dei metodi convenzionali

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Parti stampate con il prototipo MF3 utilizzando un ugello di diametro 0,4 mm. Credito: Università Rutgers

Gli ingegneri Rutgers hanno creato un modo per stampare in 3D parti grandi e complesse a una frazione del costo dei metodi attuali.

Descrivono in dettaglio il loro lavoro nel diario Produzione di additivi.

“Abbiamo più test da eseguire per comprendere la forza e il potenziale geometrico delle parti che possiamo realizzare, ma finché questi elementi sono presenti, riteniamo che questo potrebbe essere un punto di svolta per il settore”, ha affermato Jeremy Cleeman, uno studente laureato ricercatore presso la Rutgers School of Engineering e l’autore principale dello studio.

Il nuovo approccio, chiamato Multiplexed Fused Filament Fabrication (MF3), utilizza un unico gantry, la struttura scorrevole su una stampante 3D, per stampare singole o più parti contemporaneamente. Programmando il loro prototipo in modo che si muova secondo schemi efficienti e utilizzando una serie di piccoli ugelli, anziché un singolo grande ugello, come è comune nella stampa convenzionale, per depositare materiale fuso, i ricercatori sono stati in grado di aumentare anche la risoluzione e le dimensioni della stampa in quanto riduce notevolmente il tempo di stampa.

“MF3 cambierà il modo in cui viene eseguita la stampa termoplastica”, ha affermato Cleeman, osservando che il suo team ha richiesto un brevetto statunitense per la loro tecnologia.

L’industria della stampa 3D ha lottato con quello che è noto come il compromesso di risoluzione del throughput: la velocità con cui le stampanti 3D depositano il materiale rispetto alla risoluzione del prodotto finito. Gli ugelli di diametro maggiore sono più veloci di quelli più piccoli ma generano più creste e contorni che devono essere levigati in seguito, aggiungendo notevoli costi di post-produzione.

Al contrario, ugelli più piccoli depositano materiale con una risoluzione maggiore, ma i metodi attuali con il software convenzionale sono troppo lenti per essere convenienti.

Al centro dell’innovazione di MF3 c’è il suo software. Per programmare una stampante 3D, gli ingegneri utilizzano uno strumento software chiamato slicer, un codice informatico che mappa un oggetto nelle “fette” virtuali, o livelli, che verranno stampati. I ricercatori di Rutgers hanno scritto un software per affettatrici che ottimizzava il movimento del braccio a portale e determinava quando gli ugelli dovevano essere accesi e spenti per ottenere la massima efficienza. La nuova “strategia del percorso utensile” di MF3 consente di “stampare contemporaneamente parti multiple, geometricamente distinte e non contigue di dimensioni variabili” utilizzando una singola stampante, hanno scritto i ricercatori nel loro studio.

Cleeman ha affermato di vedere numerosi vantaggi in questa tecnologia. Per uno, l’hardware utilizzato in MF3 può essere acquistato immediatamente e non deve essere personalizzato, rendendo più facile la potenziale adozione.

Inoltre, poiché gli ugelli possono essere accesi e spenti indipendentemente, una stampante MF3 ha una resilienza incorporata, rendendola meno soggetta a costosi tempi di fermo macchina, ha affermato Cleeman. Ad esempio, quando un ugello si guasta in una stampante convenzionale, il processo di stampa deve essere interrotto. Nella stampa MF3, il lavoro di un ugello malfunzionante può essere assunto da un altro ugello sullo stesso braccio.

Con l’aumento della popolarità della stampa 3D, per la produzione e in particolare per la prototipazione di nuovi prodotti, è essenziale risolvere il compromesso tra produttività e risoluzione, ha affermato Cleeman, aggiungendo che MF3 è un contributo importante a questo sforzo.


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