Questa macchina potrebbe spingere la stampa 3D nelle grandi leghe della produzione?

L'inventore di un nuovo tipo di stampante 3D afferma che il suo gruppo di ricerca costruirà una macchina enorme in grado di produrre in serie parti in plastica a prezzi competitivi entro due anni.

Una versione più grande di questa macchina di sinterizzazione ad alta velocità è ora in lavorazione.

La realizzazione di parti in plastica strato per strato secondo le istruzioni digitali è un processo molto lento rispetto ai metodi convenzionali. Ecco perché la produzione additiva, o la stampa 3D, come è più comunemente conosciuta, è stata finora economica solo per realizzare piccoli lotti di prodotti di nicchia come impianti dentali e gusci di apparecchi acustici. La nuova tecnica potrebbe aumentare il numero di parti che possono essere prodotte economicamente in questo modo da migliaia a milioni alla volta, almeno per oggetti piccoli e complicati.

Rispetto alle tecnologie convenzionali come lo stampaggio a iniezione, la produzione additiva potrebbe ridurre significativamente l'uso dei materiali ed eliminare le costose macchine utensili necessarie per realizzare determinate forme complicate. Rende inoltre più pratico progettare architetture uniche per parti che, ad esempio, potrebbero contribuire a rendere automobili e aerei più leggeri e più efficienti in termini di consumo di carburante (vedere 10 Breakthrough Technologies 2013: Additive Manufacturing).

Neil Hopkinson , professore di ingegneria meccanica presso l'Università di Sheffield nel Regno Unito, ha sviluppato il nuovo metodo, chiamato sinterizzazione ad alta velocità, per oltre un decennio.

Le macchine di sinterizzazione laser costruiscono oggetti utilizzando un laser a punto singolo per fondere e fondere strati sottili di polimero in polvere, uno per uno. Hopkinson ha sostituito il sistema laser, costoso e lento, con una lampada a infrarossi e una testina di stampa a getto d'inchiostro. La testina di stampa fornisce rapidamente e con precisione modelli di materiale che assorbe le radiazioni al letto di polvere. Successivamente esponendo la polvere alla luce infrarossa si scioglie e fonde la polvere in modelli, e la macchina crea strati sottili, uno per uno, in modo simile al modo in cui funziona la sinterizzazione laser, ma molto più velocemente.

Il gruppo di Hopkinson ha già dimostrato che il metodo funziona su scala relativamente piccola. Hanno anche calcolato che, data un'area dell'edificio sufficientemente grande, la sinterizzazione ad alta velocità è dell'ordine di 100 volte più veloce della sinterizzazione laser di alcuni tipi di parti e che può essere competitiva in termini di costi rispetto allo stampaggio a iniezione per produrre milioni di piccoli, parti complesse alla volta, dice Hopkinson. Ora il gruppo realizzerà effettivamente la macchina, utilizzando i finanziamenti del governo britannico e di alcuni partner industriali.

La sinterizzazione ad alta velocità ha il potenziale per essere molto veloce e in alcuni casi il processo potrebbe risultare molto più economico della sinterizzazione laser, afferma Phil Reeves , vicepresidente della consulenza strategica per Stratasys, produttore leader di molti tipi di macchine e materiali per la produzione additiva. Tuttavia, è ancora necessario molto lavoro per sviluppare materiali che possano funzionare con il processo se l'obiettivo è competere con lo stampaggio a iniezione, afferma. A giudicare da ciò che Hopkinson ha reso pubblico, la gamma di polimeri che funzionano con la sinterizzazione ad alta velocità è limitata rispetto a quella dello stampaggio a iniezione, afferma Reeves, e molti polimeri industriali potrebbero non essere compatibili con il processo, poiché si basa sulla combinazione della polvere con un materiale aggiuntivo che assorbe la luce.

Un'altra potenziale sfida alla commercializzazione della tecnologia di Hopkinson, afferma Reeves, è che Hewlett-Packard sta sviluppando una tecnologia molto simile. Sebbene siano noti pochi dettagli sul sistema HP, chiamato Fusione multigetto , è chiaro che impiega anche una testina di stampa a getto d'inchiostro in grado di fornire sia un materiale che assorbe le radiazioni sia un altro materiale che chiama agente di dettaglio.

Per quel che vale, la sinterizzazione ad alta velocità di Hopkinson è brevettata e la proprietà intellettuale è di proprietà della precedente istituzione di Hopkinson, la Loughborough University, che ha concesso in licenza la tecnologia a diverse entità, inclusa la società di stampa 3D tedesca Voxeljet . Hopkinson afferma che la macchina che il suo gruppo sta costruendo ora sarà in grado di fornire materiali aggiuntivi, come gli inchiostri conduttivi utilizzati per stampare dispositivi elettronici, che rimane una grande sfida tecnica per la produzione additiva. Non credo che HP pianifichi questo, dice.

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