Prototipi rapidi: cos'è la prototipazione rapida| a cosa serve| tecnologie| casi di studio

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Cos’è la prototipazione rapida

La prototipazione rapida rapida è l’insieme delle tecnologie di stampa 3D che vengono utilizzate per la produzione di prototipi in tempi rapidi a partire da un modello tridimensionale. Ad oggi ci sono tecnologie molto evolute con cui è possibile produrre prototipi con materiali e precisioni vicinissime a pezzi di produzione in serie. Molto spesso per la produzione di prototipi vengono utilizzate anche tecnologie che non rientrano nella stampa 3D come ad esempio le lavorazioni meccaniche CNC, la scelta cade su questa opzione quando la stampa 3D non riesce a soddisfare le esigenze dell’utente in termini di materiale, costi o precisione. Ogni caso va valutato singolarmente.

Gli step per la realizzazione di un prototipo possono essere suddivisi in 5 fasi

  • File STL: il punto di partenza della prototipazione rapida è sempre un file 3D che viene convertito in .STL per essere letto dalle macchine di stampa 3D. Durante la messa in macchina del file l’operatore ha cura di posizionare il file nella maniera opportuna per ottimizzare i tempi di lavoro della macchina, le zone estetiche del prototipo, rispettare la funzionalità e la resistenza che il prototipo dovrà avere.
  • Analisi di fattibilità: Viene eseguita un’ analisi di fattibilità gratuita del file per controllare gli spessori del pezzo e garantire una buona riuscita del prototipo.
  • Avvio macchina: i tempi di realizzazione sono variabili, tutto dipende dalla dimensione del pezzo, dal peso, dal numero di pezzi e dalla tecnologia di produzione; in fase preventiva è possibile fare una stima dei tempi di produzione, generalmente la consegna di prototipi oscilla tra i 2 e 3 giorni
  • Pulizia prototipo: dopo la produzione del prototipo si procede con la pulizia del pezzo da eventuali residui di lavorazione e si procede con la finitura richiesta dal cliente.
  • Verifica dimensionale: prima di spedire si effettua una verifica visiva e dimensionale per attestare che la produzione sia conforme a quanto richiesto

A cosa serve la prototipazione rapida

Quasi sempre la realizzazione di prototipi consente ai nostri clienti di testare un progetto in fase di sviluppo. Il motivo per cui questi processi tecnologici hanno avuto un grande successo è perchè consentono di validare le fasi di sviluppo di un nuovo prodotto prima di passare all’industrializzazione ottimizzando il time-to-market oltre che evitare errori di engineering e quindi i costi del progetto. Molto spesso la prototipazione rapida è utile per presentare il prodotto in fiera o a un possibile acquirente; esistono tecnologie che consentono di realizzare modelli molto estetici e molto spesso ci è capitato di produrre dei mock-up anche funzionanti da esporre in fiera utili solo per raccogliere feed-back commerciali sul prodotto prima di passare alle fasi di produzione in serie. In molti casi le tecnologie di prototipazione rapida sono utilizzare per produrre parti di prodotto da commercializzare, questo avviane per prodotti molto customizzati dove le tirature sono molto contenute e le performance dei materiali utilizzati sono in linea con le richieste del cliente. Questo vale per tutti i processi tranne che per la sinterizzazione di polveri di metallo (DMLS) dove è possibile produrre particolari con materiale definitivo.

Esistono molteplici tecnologie di prototipazione rapida ognuna delle quali risponde a esigenze differenti

  • Test funzionali
  • Prove di assemblaggio
  • Verifiche di ergonomia
  • Presentazioni di prodotto in fiera o al cliente
  • Produzione di preserie in Simil ABS
  • Test di certificazione
  • Test in galleria del vento
  • Stress test

Le principali tecnologie per i prototipi rapidi. Tecnologie e materiali e confronto

Esistono diverse tecnologie e materiali con cui è possibile realizzare prototipi tutte valide per motivi differenti. Per scegliere la tecnologia più adatta al nostro progetto è indispensabile sapere a cosa serve il prototipo che tipo di test dovrà subire. Noi diciamo sempre che non esiste una tecnologia migliore di prototipazione rapida, ma c’è sempre la tecnologia migliore e più adatta al tuo progetto.

Le principali tecnologie di prototipazione rapida sono


  • La Stereolitografia (SLA) realizza prototipi ad alto impatto estetico utilizzando resine che simulano materiali plastici come ABS, anche trasparente oppure Polipropilene. Prima di avviare il processo la macchina costruisce dei supporti che sono necessari per sostenere il pezzo durante la costruzione. La solidificazione avanza per strati, una volta ultimato il processo i particolari vengono sottoposti a un trattamento agli UV per stabilizzare la resina e renderla simile al materiale definitivo. Possiamo realizzare prototipi monolitici fino a 650X750X550 mm con precisione fino a +/- 0.05 mm sulle macchine più piccole
  • La Sinterizzazione ( SLS) è un processo caldo particolarmente adatto per la costruzione di prototipi funzionali ad alta resistenza meccanica; il calore del laser solidifica strato su strato le polveri che si aggregano sempre per strati orizzontali; diversamente dalla stereolitografia non sono necessari supporti perchè il prototipo si autosostiene sulla polvere in vasca. Al termine del processo è necessario attendere il raffreddamento del pezzo prima di estrarlo dalla vasca per eliminare gli eccessi di polvere. Possiamo realizzare prototipi in Nylon PA, Nylon PA 30% per aumentare la resistenza meccanica o caricato alluminio per aumentare la conduttività termica
  • Fused Deposition Modelling (FDM) è utilizzata per avere prototipi con materiale definitivo ma scarse prestazioni estetiche e di precisione. L’ estrusore deposita su un piano il materiale per strati orizzontali fino alla completa realizzazione del prototipo. I materiali utilizzabili sono ABS, PC, PC-ABS, PPSF, Ultem, PC-ISO
  • Multi Jet Fusion della HP è una tecnologia piuttosto recente per costruire prototipi in PA12. Il valore aggiunto è l’impermeabilità del pezzo e la sua resistenza termica fino a 175°C.
  • Il Duraform Flex è un materiale utilizzabile con tecnologia SLS che consente di realizzare prototipi funzionali in gomma utile in caso di guarnizioni. Quando è necessario produrre una piccola serie consigliamo sempre di valutare la produzione tramite repliche da stampo in silicone per avere maggiori prestazioni del pezzo
  • La Sinterizzazione di polveri di metallo (DMLS) utilizza un principo simile a quello della sinterizzazione di polveri di nylon, in questo caso i materiali utilizzabili sono acciaio inox, titanio, alluminio, cromo-cobalto.

Case History:esempi pratici

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