APF. ARBURG freeforming di materie plastiche.

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1 APF ARBURG freeforming di materie plastiche

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3 produzione additiva industriale Per un costruttore di presse, la produzione additiva a livello industriale è sinonimo di applicazioni pratiche, nuovi approcci alle soluzioni e, soprattutto, del freeforming di materie plastiche, un innovativo processo sviluppato e brevettato da ARBURG. Nello specifico, si tratta di un concetto rivoluzionario basato sulla produzione additiva partendo da granulato standard idoneo che, strato dopo strato, realizza il prodotto attraverso la deposizione di piccolissime gocce di materiale. 3

4 Principio del processo Con il freeformer, soluzione appositamente sviluppata per l APF, il granulato standard viene fuso mediante un unità di preparazione del materiale integrata, come avviene per lo stampaggio a iniezione. Un cilindro termico di plastificazione dotato di una vite speciale produce quindi una massa plastica fusa omogenea. La speciale unità di scarico con otturatore ugello temporizzato segna invece l inizio di una nuova era nella lavorazione: tale otturatore, dotato di tecnologia piezoelettrica ad alta frequenza, consente all ugello di aprirsi e chiudersi in modo estremamente rapido.con una pressione del materiale che può raggiungere 500 bar, ogni secondo vengono così prodotte fino a 200 gocce di materiale plastico di diametro compreso tra 0,2 e 0,4 mm, indipendentemente dalle dimensioni dell ugello. Tramite dei servomotori, il supporto mobile del pezzo viene posizionato in modo che ogni goccia cada esattamente nel punto stabilito in precedenza. Per l indurimento della materia plastica nella camera di produzione temperata non sono richiesti processi speciali o aggiunte di materiale: le piccolissime gocce, infatti, si legano automaticamente tra loro in fase di raffreddamento. Strato dopo strato vengono così realizzati pezzi in plastica tridimensionali, il tutto senza stampi o cavità. Anchela lavorazione del materiale a emissioni zero e senza scarti rappresenta un aspetto interessante dell ARBURG freeforming. Il freeformer non richiede sistemi di aspirazione attiva e non lascia residui, come ad esempio polveri in eccesso all interno del sistema. L elevata flessibilità possibile durante la lavorazione è un altro importante aspetto che è stato tenuto in considerazione dai progettisti ARBURG per lo sviluppo del processo APF. Il freeformer è pertanto dotato di due unità di scarico per produrre pezzi funzionali formati da più componenti,anche in materiale rigido/ morbido resistente alle sollecitazioni.in caso di geometrie complesse, il secondo componente può all occorrenza servire per la realizzazione di strutture portanti in uno speciale materiale idrosolubile a base di polivinilpirrolidone (PVP). 4

5 Materiale di partenza: granulato standard idoneo Elemento piezoelettrico per la temporizzazione dell otturatore ugello Otturatore ugello Unità di preparazione del materiale con vite (come per lo stampaggio a iniezione) Punto di raccolta del materiale sotto pressione tra la vite e il puntale dell ugello Il supporto sposta gradualmente il pezzo verso il basso in tutte e tre le direzioni (X, Y e Z) Deposizione di singole gocce in corrispondenza del puntale dell ugello 5

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7 materiali e proprietà L ARBURG freeforming di materie plastiche rappresenta una tecnologia completamente innovativa. Con il freeformer è possibile produrre singoli pezzi e piccoli lotti utilizzando granulati standard idonei, il tutto senza l ausilio di stampi e direttamente da dati 3D CAD. L unità di comando aperta di cui è dotato consente di ottimizzare autonomamente il processo, semplificando anche la qualificazione dei materiali utilizzati. Le nuove possibilità offerte dalla produzione additiva a livello industriale sono pronte per essere scoperte! 7

8 Il freeforming delle materie plastiche non richiede stampi o cavità fisse: il processo APF, infatti, utilizza dati 3D CAD in formato STL, che vengono elaborati da un software speciale secondo una procedura di analisi e suddivisione in strati del modello matematico chiamata slicing. Con il freeformer, i pezzi vengono realizzati partendo da granulati standard mediante la stratificazione delle gocce di materiale per garantire personalizzazione e convenienza al tempo stesso. Tutto ciò avviene senza l ausilio di stampi per la formatura, anche per singoli componenti. Numerosi sono quindi i vantaggi offerti, tra cui: Costi operativi ridotti (materiale a prezzo inferiore e nessun vincolo con i produttori per l approvvigionamento) Impiego di materiali originali (aspetto importante per quanto riguarda ad es. la resistenza all invecchiamento) Personalizzazione dei pezzi stampati secondo un processo additivo (ad es. combinazione di stampaggio a iniezione e produzione additiva) Varietà dei materiali (generalmente materie plastiche idonee) L ARBURG freeforming di materie plastiche (APF) soddisfa quindi tutti i requisiti di produzione additiva a livello industriale, nonché le singole esigenze di sviluppo. Avvalendosi dell aiuto di consulenti esterni, un team di specialisti nell APF si è occupato della qualificazione dei materiali standard al fine di determinare i relativi parametri di lavorazione e ottimizzarli. Grazie a un valido servizio di consulenza tecnologica, ARBURG supporta i clienti anche nella pratica. Base di partenza: dati 3D CAD in formato STL Slicing e creazione del programma NC freeformer: realizzazione di componenti mediante la stratificazione di gocce Pezzo finito 8

9 Tra i materiali finora specificati vi sono l ABS, il policarbonato (PC), il PA12 (amorfo) e il TPU. La qualificazione di altre materie plastiche, come ad esempio il PP, è una delle prossime tappe in un ottica di continuo sviluppo di questa innovativa tecnologia. Per stabilire se e come un materiale può essere lavorato, è necessario eseguire una serie di test intensivi. I principali parametri definiti includono la temperatura di lavorazione, lo spessore e la struttura dello strato, nonché la distanza delle goccioline e i valori per la loro creazione. Vengono anche presi in considerazione aspetti quali la bordatura, la modalità di riempimento, la resistenza e la temperatura della camera di produzione. Il risultato:dati di processo ottimizzati in base al tipo di materiale. Mediante l unità di comando aperta di cui il sistema è dotato,tutti i parametri possono essere programmati liberamente a seconda delle esigenze. In questo modo è possibile ottimizzare i processi e la qualificazione dei materiali secondo un approccio personalizzato, in particolare per quanto riguarda determinati additivi o colorazioni. Come per lo stampaggio a iniezione, anche con il freeforming si presuppone una conoscenza nella lavorazione delle materie plastiche. Dal punto di vista qualitativo, la superficie che è possibile ottenere con l APF si contraddistingue per la sua struttura particolarmente uniforme e compatta in ogni direzione. In base ai test condotti, il valore di rugosità medio (Ra) è di circa 20 micrometri, corrispondente a quello di un pezzo stampato a iniezione con una struttura più grossolana. Dal punto di vista delle proprietà meccaniche, le prove condotte hanno evidenziato un elevata La superficie di un componente pro dotto mediante APF al microscopio, che evidenzia una struttura degli strati omogenea e compatta. qualità dei componenti: rispetto ai pezzi stampati a iniezione, attualmente la resistenza alla trazione degli strati, ad esempio per quanto riguarda l ABS,è pari a circa l 80%. Infine, i pezzi realizzati con il processo di ARBURG freeforming possono essere utilizzati fin da subito, non appena escono dal freeformer. 9

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11 in pratica L innovativo processo di ARBURG freeforming combina li bertà di progettazione con una grande varietà di materiali. In questo modo è possibile produrre rapidamente pezzi di ricambio o campioni perfettamente funzionali nel materiale desiderato. Il freeformer apre la strada a nuove possibilità, indipendentemente dal settore in cui si opera, dai beni di consumo all automotive fino alla tecnologia medicale. Geometria complessa: soffietto morbido in TPU con struttura portante in materiale idrosolubile. 11

12 Singoli pezzi e piccoli lotti Supporto per forbici da ufficio Materiale: ABS Altezza strato: 0,27 mm Tempo di realizzazione: ca. 19 ore 60 supporti per LED (singola commessa) Materiale: ABS Altezza strato: 0,21 mm Tempo di realizzazione: ca. 14 ore Funzioni integrate Fascetta con chiusura Materiale: PA o PC Altezza strato: 0,27 mm Tempo di realizzazione: ca. 4,5 ore Spazzolino da denti con testina mobile Materiale: ABS Altezza strato: 0,21 mm Tempo di realizzazione: ca. 8 ore Catena assemblata (senza montaggio) Materiale: ABS Altezza strato: 0,21 mm Tempo di realizzazione: ca. 8 ore 12

13 Tecnologia multicomponente Cubo ripiegabile Materiale: ABS +TPE (80 shore) Altezza strato: 0,21 mm Tempo di realizzazione: ca. 1 ora Sistema di presa con labbro di tenuta e canaline di aerazione integrate Materiale: ABS + TPE (80 shore) Altezza strato: 0,21 mm Tempo di realizzazione: ca. 9,5 ore Personalizzazione Altri esempi Forbice per ufficio con scritta in 3D realizzata con tecnica additiva Materiale: PP Altezza strato: 0,21 mm Tempo di realizzazione: ca. 1 minuto Interruttore a bilanciere con lavorazione 3D secondo tecnica additiva Materiale: ABS + TPU Altezza strato: 0,21 mm Tempo di realizzazione: ca. 5 minuti 13

14 Libertà per Lavorazione sicura. Senza polveri ed emissioni. Impiego efficiente del materiale. Senza residui di lavorazione. Combinazione di più materiali. Senza problemi. 14

15 una maggiore efficienza Prima abbiamo perfezionato lo stampaggio a iniezione, ora abbiamo sviluppato il processo di produzione additiva a livello industriale. L obiettivo di ARBURG è sempre lo stesso: garantire qualità a costi unitari ridotti, per sfruttare appieno il potenziale futuro. Comandi intuitivi. Senza formazione specifica. Ottimizzazione dei processi. Senza limiti. Utilizzo di granulati idonei. Senza preconfezionamento. Produzione di pezzi perfettamente funzionali. Senza l ausilio di stampi. 15

16 APF: oltre la stampa 3D Pezzi in plastica realizzati partendo da granulati standard idonei Ampia gamma di materiali lavorabili Impostazione del processo e qualificazione del materiale personalizzate Eccellenti proprietà meccaniche Utilizzo efficiente dei materiali ARBURG GmbH + Co KG Postfach Lossburg Tel.: +49(0) Fax: +49(0) _IT_ Salvo modifiche Stampato in Germania