PO 444

progettare 444 • marzo 2022 105 zare i costi della stampa 3D. Con questo o- rientamento ottimizzato è stato possibile, ad esempio, ridurre al minimo le strutture di supporto richieste, massimizzando al contempo il numero di componenti che potevano adattarsi a una stessa piatta- forma di costruzione. L’orientamento dei componenti così identificato porta a un risparmio sui costi del 15% rispetto a un processo di produzione additiva non otti- mizzato. Nella fase successiva, la struttura del braccio della cerniera è stata ottimiz- zata in modo mirato, sfruttando uno dei vantaggi della produzione additiva, che permette di ottenere pezzi con geometrie completamente nuove. Ciò ha conferito al componente una forma di base che conte- neva materiale esclusivamente nei punti in cui le tensioni meccaniche simulate lo richiedevano. Complessivamente, il peso del braccio della cerniera della porta si è ridotto del 35%. E, grazie ai minori requi- siti sui materiali e ai tempi di stampa più brevi, i costi rispetto alla stampa 3D senza ottimizzazione strutturale sono diminuiti di un altro 20%. Qualsiasi struttura di supporto che non debba essere rimossa fa risparmiare tempo. Pertanto, viene ta- gliata una porzione significativa dei costi sostenuti nella fase altamente manuale di post-produzione. La riduzione del numero di strutture di supporto nella progettazio- ne ha anche un effetto positivo sui tempi di produzione e sui requisiti di materiale, che riduce nuovamente i costi del 10%. L’accurata selezione del miglior materiale in polvere di metallo dalla gamma sempre più ampia di materiali stampabili in 3D consente di ridurre i costi di un altro 10%. La regolazione dei parametri di processo di produzioni additiva offre ulteriori possi- bilità per ridurre i costi. Ad esempio, uno spessore maggiore dello strato durante la stampa, l’ottimizzazione dei parametri di processo e la deformazione del profilo del raggio laser riducono notevolmente i tempi di costruzione. Sebbene ciò com- porti una leggera perdita di qualità dei pezzi (comunque superiore a quella dei pezzi tradizionali), consente nondimeno di ridurre i costi di stampa di unulteriore 15%. L’ottimizzazione dell’utilizzodellamacchina mediante il nesting e, se necessario, l’im- pilamento nell’area di costruzione, porta a ulteriori risparmi sui costi del 10%. Risultati degli studi effettuati Riepilogando dei risultati dello studio effettuato da Iapt: progettare pensando alla produzione additiva e seguendo un approccio ‘Design to cost’ ha permes- so di produrre il braccio della cerniera con un costo inferiore dell’80% rispetto a una parte stampata in 3D senza le stesse ottimizzazioni. Questa percentua- le generale può essere suddivisa come segue. L’ottimizzazione dell’orientamento e della topologia, nonché l’ottimizzazione del supporto, contribuiscono al 45%. La scelta del materiale ottimale, i parametri di velocità e la massimizzazione del ca- rico di lavoro nel processo AM riducono i costi di un ulteriore 35%. Fraunhofer Iapt è riuscito a dimostrare che nella produzione additiva è possibile ridurre i costi di un fattore cinque. Al contempo, ha ottenuto un miglioramento delle pre- stazioni tecniche del veicolo grazie a un peso inferiore e a una tecnologia ottica migliorata. Ma la cosa più importante è che ciò ha permesso di ridurre del 50% il costo di produzione di una piccola serie di bracci cerniera per una portiera di un’auto sportiva rispetto alla fresatura convenzionale. La produzione additiva non è quindi solo migliorativa rispetto alla fresatura in termini di prestazioni tecniche, ma anche significativamente più conveniente. I risultati di questo stu- dio sulla riduzione sistematica dei costi dei componenti AM possono essere ap- plicati a un’ampia gamma di componenti automobilistici. Essi dimostrano che la produzione additiva può già essere u- tilizzata con profitto in serie più grandi comprendenti fino a 5.000 unità. Dalla deposizione della polvere alla stampa 3D al componente finito.