FUNZIONE DELLA TIPOLOGIA DI UTILIZZO DEL PROTOTIPO

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1 SCELTA DELLA TECNOLOGIA DI POTOTIPAZIONE RAPIDA IN FUNZIONE DELLA TIPOLOGIA DI UTILIZZO DEL PROTOTIPO Un modello essenziale per concretizzare un idea e fare le prime valutazioni Realizzazione di modelli per test di assemblaggio Valutazione della funzionalità dell assemblaggio sotto stress Test sulle proprietà che influenzano in funzionamento del prodotto nel tempo Test di per applicazioni nel campo medico, alimentare, etc

2 PARAMETRI DI SCELTA DELLA TECNOLOGIA DI PROTOTIPAZIONE RAPIDA IN FUNZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL PROTOTIPO Velocità Tempi di realizzazione del prototipo ridotti Aspetto Caratteristiche estetiche complete: colore, texture, dimensioni, forma Forma Forma del particolare, caratteristiche e dimenensioni Assemblaggio Valutazione della montabilità del particolare

3 PARAMETRI DI SCELTA DELLA TECNOLOGIA DI PROTOTIPAZIONE RAPIDA IN FUNZIONE DELLE CARATTERISTICHE FISICO CHIMICHE DEL PROTOTIPO Resitenza a trazione Resistenza alla compressione Resistenza a flessione Resistenza agli urti e alla lacerazione Interazione con campi elettrici (costante dielettrica, fattori di dissipazione, resistività, ecc.) Resistenza chimica Proprietà meccaniche Proprietà elettriche Proprietà termiche Proprietà ottiche Resistenza ad agenti chimici come acidi, basi, Idrocarburi e carburanti Cambiamenti delle proprietà meccaniche in funzione della temperatura Capacità di trasmettere la luce

4 PARAMETRI DI SCELTA DELLA TECNOLOGIA DI PROTOTIPAZIONE RAPIDA IN FUNZIONE DELLE CARATTERISTICHE FISICO CHIMICHE DEL PROTOTIPO Proprietà meccaniche Resistenza a fatica Caratteristiche di invecchiamento (UV, Creep, ecc) Capacità di sopportare l'esposizione a raggi ultravioletti con un degrado accettabile; Capacità di sopportare applicazioni di forze per la parte con accettabile livelli di deformazione permanente

5 PARAMETRI DI SCELTA DELLA TECNOLOGIA DI PROTOTIPAZIONE RAPIDA IN FUNZIONE DEL COMPORTAMENTO DEL PROTOTIPO Infiammabilità Schermatura verso campi elettrici e elttromagnetici (EMI e RFI) Compatibilità con Alimenti Biocompatibilità

6 PARAMETRI PRINCIPALI CHE INFLUENZANO LA SCELTA DEL MATERIALE Quantità Scelta del Materiale Quantità Velocità Tolleranza Scelta del materiale Finitura superficiale Colore Scelta del Materiale Colore Scelta del Materiale Stabilità del materiale Quantità Velocità Tolleranza Scelta del Materiale Velocità

7 COMPARAZIONE TRA LE CARATTERISTICHE DEI PROTOTIPI IN FUNZIONE DELLA TECNOLOGIA DI PROTOTIPAZIONE RAPIDA Quantità Attributo SLA SLS FDM 3DP PJET CNC RIM Quantità Volume basso Volume Alto Buono Sufficiente Scarso

8 COMPARAZIONE TRA LE CARATTERISTICHE DEI PROTOTIPI IN FUNZIONE DELLA TECNOLOGIA DI PROTOTIPAZIONE RAPIDA Scelta del materiale Finitura superficiale Colore Attributo SLA SLS FDM 3DP PJET CNC RIM Finitura superficiale Scelta del materiale Colore Volume basso Volume Alto Buono Sufficiente Scarso

9 COMPARAZIONE TRA LE CARATTERISTICHE DEI PROTOTIPI IN FUNZIONE DELLA TECNOLOGIA DI PROTOTIPAZIONE RAPIDA Scelta del Materiale Colore Attributo SLA SLS FDM 3DP PJET CNC RIM Scelta del materiale Colore Volume basso Volume Alto Buono Sufficiente Scarso

10 COMPARAZIONE TRA LE CARATTERISTICHE DEI PROTOTIPI IN FUNZIONE DELLA TECNOLOGIA DI PROTOTIPAZIONE RAPIDA Attributo SLA SLS FDM 3DP PJET CNC RIM Scelta del materiale Tolleranza Stabilità del materiale Volume basso Volume Alto Buono Sufficiente Scarso Scelta del Materiale Tolleranza Stabilità del Materiale

11 Scelta del Materiale Quantità Velocità Tolleranza COMPARAZIONE TRA LE CARATTERISTICHE DEI PROTOTIPI IN FUNZIONE DELLA TECNOLOGIA DI PROTOTIPAZIONE RAPIDA Attributo SLA SLS FDM 3DP PJET CNC RIM Scelta del materiale Quantità Velocità Tolleranza Volume basso Volume Alto Buono Sufficiente Scarso

12 Scelta del Materiale Stabilità del materiale Quantità Velocità Tolleranza Attributo SLA SLS FDM 3DP PJET CNC RIM Scelta del materiale Stabilità del materiale Quantità Velocità Tolleranza Volume basso Volume Alto Buono Sufficiente Scarso COMPARAZIONE TRA LE CARATTERISTICHE DEI PROTOTIPI IN FUNZIONE DELLA TECNOLOGIA DI PROTOTIPAZIONE RAPIDA

13 Scelta del Materiale Velocità COMPARAZIONE TRA LE CARATTERISTICHE DEI PROTOTIPI IN FUNZIONE DELLA TECNOLOGIA DI PROTOTIPAZIONE RAPIDA Attributo SLA SLS FDM 3DP PJET CNC RIM Scelta del materiale Quantità Velocità Tolleranza Volume basso Volume Alto Buono Sufficiente Scarso

14 SLA Stereolitography La stereolitografia è un processo di fabbricazione attraverso il quale la resina liquida, contenuta all interno di una vasca e in grado di polimerizzare, viene esposta a un raggio laser comandato mediante PC. Appena sotto il livello del liquido c è una piastra forata. Il raggio laser è proiettato, tramite un sistema di specchi, sulla superficie del liquido e allo stesso tempo è modulato in modo da costruire, solidificando il liquido, la prima sezione dell oggetto. Completato il primo passaggio, la piastra si abbassa leggermente e parte una seconda scansione per generare il secondo strato. Il processo, così, si ripete fino al completamento dell oggetto. Per parti non vincolate dell oggetto, qualora siano presenti, bisogna prevedere dei supporti provvisori per evitare che caschino nella vasca durante la realizzazione del pezzo. Supporti che verranno rimossi manualmente alla fine della lavorazione. Dopo l estrazione dalla vasca, l oggetto viene posto in un forno a raggi UV per completare la polimerizzazione. Successivamente è possibile rifinire e verniciare la superficie dell oggetto. La SLA èstata, inoltre, la prima tecnologia di prototipazione rapida. Caratteristiche. Resistenza: Mpa Finitura: mm Materiale: fotopolimeri. Pregi: la SLA può produrre particolari con geometrie complesse e un eccellente finitura superficiale rispetto ad altri processi additivi. Il costo èmolto competitivo e la tecnologia è fruibile da differenti risorse. Difetti: I prototipi risultano essere leggeri e quindi inadatti a test funzionali. L esposizione continuata alla luce solare può rendere fragile l oggetto. Sebbene sia in grado di produrre pezzi molto complessi, non da indicazioni sull effettiva producibilità del pezzo. Il liquido polimerico può risultare molto tossico.

15 SLS Selective Laser Sintering La sinterizzazione è un processo che utilizza un laser per sinterizzare strati successivi di polveri (termoplastiche, metalliche o silicee) iniziando dal layer più basso a quello più alto. Lo strato di polvere èsteso, da un apposito apparato, su una tavola che si abbassa ogni volta che viene completato uno strato. In questo caso non c è bisogno di prevedere supporti poiché la polvere non sinterizzata funge da supporto per elementi non vincolati. I prototipi possono essere più accurati e duraturi rispetto alla quelli della SLA. Le forze di coesione tra particelle fuse rendono le parti più deboli rispetto a stesse resine lavorate di macchina o stampati. Inoltre, esistono poche resine in polvere disponibili per tale processo. Caratteristiche. Resistenza: Mpa Finitura: mm Materiale: Nylon, Metalli. Pregi: i particolari realizzati con questa tecnica tendono a essere più accurati e duraturi rispetto quelli realizzati con la SLA. Il processo riesce a realizzare geometrie complesse. Difetti: la superficie tende a essere granulare tale da non rendere adatti i pezzi per test funzionali viste le ridotte capacità meccaniche. Questa tecnica non da indicazioni sulla realizzabilità dell oggetto.

16 FDM Fused Deposition Modeling Tale processo realizza le parti dall alto mediante l utilizzo di una testina che depone materiale fuso secondo le istruzioni che riceve da un PC. La testina costruisce ciascuna sezione dell oggetto, depositando un filamento continuo di resina estrusa. La FDM produce particolari in ABS o PC che risultano essere più forti di altri processi additivi. Le parti risultano essere, però, più forti degli altri processi additivi, ma anche a volte porose, con un elevato salto tra differenti strati e ondulazioni superficiali. Il processo non permette tolleranze strette. Caratteristiche. Resistenza: Mpa Finitura: mm Materiale: ABS, PC, PC/ABS, PPSU. Pregi: I particolari prodotti possono essere relativamente duri e quindi adatti per test funzionali. Il processo inoltre consente di realizzare geometrie complesse. Difetti: le superfici hanno una cattiva resa superifiale con effetti di ondulazione. Ha tempi di realizzazione maggiori rispetto alle tecniche SLA e SLS e anche in questo caso non da sensibilità sull effettiva realizzabilità del pezzo.

17 3DP Three Dimensional Printing La macchina per la stampa tridimensionale utilizza una testa per il getto dell acqua e un materiale simele al gesso. La macchina depone un sottile strato di gesso; la testa nebulizza gocce d acqua dove sia necessario far solidificare il gesso. I prototipirealizzatisonodebolie ruvidi, ma possono essere facilemente colorati. Questa tecnologia non è adatta per realizzare prototipi soggetti a test funzionali a causa della debolezza intrinseca degli stessi. Caratteristiche. Resistenza: Bassa Finitura: mm Materiale: Polvere di gesso e liquido Pregi: Questa tecnologia è la più veloce tra quelle di tipo additivo e anche tra i meno costosi per quatità di prototipi. I componenti colorati possono dare suggerimenti di tipo estetico. Il gesso non è tossico, economico e facilmente reperibili. Il procedimento può realizzare geometrie complesse. Difetti: Le parti sono grezze e deboli. Ci sono ovvie limitazioni sul materiale. Anche questa tecnologia non da informazioni sull effettiva realizzabilità del pezzo.

18 PJet Poly Jet Questa tecnologia usa delle testine per depositare materiale sensibile ai raggi UV in strati sottili e con elevata risoluzione. Layer dopo layer, il particolare viene realizzato e subito trattato con luce ultravioletta. Il materiale di supporto, di tipo gelatinoso, adatto per geometrie complesse, è facilemente rimopvibile con le mani e l acqua. Il metodo ha caratteristiche simili alla tecnologia SLA ma la finitura superficiale è tendenzialmente migliore. Caratteristiche. Resistenza: Mpa Finitura: mm Materiale: Fotopolimeri acrilici, Fotopolimeri elastomerici. Pregi: buona finitura superficiale, il migliore tra i processi additivi. Scelta ottimale per la realizzazione di pezzi con sottosquadri. Possibilità di realizzare geometrie complesse. Difetti: Resistenza dei particolari prodotti confrontabile con la SLA. Anche questa tecnologia non permette di fare considerazioni sull effettiva realizzabilità del pezzo.

19 CNC Machining Computer Numerically Controlled E una lavorazione dal pieno. Si parte da un blocco di plastica che una fresa a controllo numerico lavora fino a portarla al pezzo finito. Questo metodo produce componenti con resistenza e finitura superficiale migliore che non neimetodiadditivi. Il pezzo ha proprietà omogenee del blocco iniziale di plastica, ottenuto per estrusione o stampaggio a caldo. L ampio raggio di scelta dei materiali permette alle parti di scegliere le proprietà più adatte per la realizzazione del prototipo: resistenza agli urti, resistenza chimica, biocompatibilità, ecc. Il buon grado di tolleranza permette di assemblare i componenti per test di tipo funzionale. I prototipi possono essere realizzati in giorni come le procedure additive. La realizzazione dei sottosquadri tramite la fresatura può non essere semplice. Questa tecnologia può risultare più costosa di quella additiva. Caratteristiche. Resistenza: Mpa Finitura: liscia da lavorazione per asportazione di truciolo Materiale: i materiali termoplastici più adatti ad applicazioni ingegneristiche. Pregi: Buona finitura superficiale e ekevata resistenza dei pezzi. Difetti: Alcune geometrie non possono essere realizzate. E una tecnologia più costosa ripetto a quelle additive a causadeicostidovutiaiprogrammatorie agli operatori necessari per creare CNC toolpaths and fixturing for the parts.

20 RIM Rapid Injection Molding Questa tecnologia prevede l iniezione di resine termoplastiche in uno stampo, esattamente come avviene in fase produttiva. Ciò che rende rapido il processo èla tecnologia utilizzata per realizzare lo stampo che èspesso fatto di alluminio invece che di acciaio, come accade per la normale produzione. Le parti stampate sono resistenti e hanno una eccellente finitura superficiale. Poiché la tecnologia utilizza le stesse procedure industriali per la realizzazione dei componenti, ha il vantaggio di verificare la fattibilità di un modello. Possono essere utilizzate la maggior parte di resine plastiche in modo da non porre ulteriori limitazioni al progettista. Va comunque considerato un costo iniziale di lavorazione previsto nella tecnologia RIM che non si trova nelle altre tecnologie o nel processo a controllo numerico. E consigliabile, quindi, fare qualche tentativo preliminare su tecnologie additive e/o sottrattive prima di arrivare alla RIM. Caratteristiche. Resistenza: Mpa Finitura: liscia da stampaggio plastico Materiale: i materiali termoplastici più adatti ad applicazioni ingegneristiche. Pregi: Prototipi realizzabili con un alto numero di resine, hanno un eccellente finitura superficiale e la tecnologie permette di fare ipotesi sulla effettiva realizzabilità del componente. Difetti: I costi possono essere più elevati a causa dei costi di lavorazione.