Casi Di Studio

METAL X: LA RIVOLUZIONARIA STAMPANTE 3D MARKFORGED A METALLO

Quasi un anno fa, al CES 2017, MarkForged annunciava un’innovativa stampante 3D con tecnologia ADAM, con le potenzialità di rivoluzionare la produzione di parti finite in metallo.

Dopo più di un anno di sviluppo, l’azienda americana ha iniziato a consegnare le prime unità complete ai partner vicini alla sede di Boston.

Dopo aver introdotto la stampa 3D con fibra di carbonio, Markforged ora fa un passo ulteriore nella ricerca della massima resistenza meccanica.


“Fino a oggi, la stampa 3D a metallo era riservata a macchinari milionari grandi come una stanza” dice CEO Greg Mark, “Con la Metal X, la produzione additiva con i metalli è più semplice che mai […] La rivoluzione riguarda la produzione di prodotti finiti e piccole serie effettuate internamente, in giorni anziché mesi.”


METAL X – PERCHE’ E’ RIVOLUZIONARIA

Circa 10 volte meno costosa rispetto alle tradizionali stampanti 3D a metallo, la Metal X è una macchina ideale per la produzione di parti complesse in acciaio, alluminio, titanio e inconel. Il volume di stampa di 250 x 220 x 200 mm rende la nuova stampante 3D, un’ottima alternativa per la creazione di componenti singoli o parti da assemblare in numerosi settori: dall’automotive, alla meccanica, fino all’industria aerospaziale.


Grazie alla camera di lavoro completamente chiusa e al sistema di movimentazione ultrasilenzioso la Metal X è adatta ad essere installata anche negli uffici tecnici oltre che negli stabilimenti produttivi.



COME FUNZIONA LA TECNOLOGIA ADAM

La tecnologia sulla quale è basata la Metal X è molto simile alla già consolidata tecnologia MIM (Metal Injection Moulding). Al termine del processo vero e proprio di stampa 3D, la parte è composta da 60% di metallo, 20% di resina e 20% di colla, ciò che Markforged chiama Green Part.

SCOPRI LA TECNOLOGIA A METALLO

Questa parte, dalle deboli caratteristiche meccaniche deve subire poi due trattamenti successivi:

  • Lavaggio chimico per l’eliminazione della colla costituente la Brown Part.
  • Sinterizzazione a pressione atmosferica per la rimozione della resina. Durante questo processo, il pezzo subisce un ritiro dimensionale di circa il 17/18%, che viene automaticamente compensato dal software Eiger, nella fase di slicing.   

Il risultato è una parte isotropa in metallo, con densità vicina al 99%.

CASO DI STUDIO: STANLEY BLACK&DECKER


Stanley Black & Decker è un’azienda statunitense nota per la produzione di utensili da lavoro, attrezzature,, soluzioni di sicurezza elettroniche, soluzioni sanitarie e altro ancora.


La Stanley Infrastructure, un ramo aziendale della Stanley Black & Decker riconosciuto come il più grande produttore di utensili idraulici al mondo, sta ricercando la tecnologia più efficiente per ottenere la produzione di piccoli lotti di parti con geometrie complesse in modo economico.


Grazie alla stampa 3D con la rivoluzionaria Metal X di Markforged, il team della compagnia statunitense prevede di tagliare i costi su due parti differenti:


– la custodia dell’attuatore per il PD45 Hydraulic Post Driver

– l’albero e la flangia del PG10 Profile Frog Grinder


Gli ingegneri della Stanley Infrastructure hanno testato rigorosamente le prestazioni, la durata e il ciclo di vita di ciascuna delle due parti realizzate con la Metal X, approvandone l’utilizzo e l’impiego come parti da produzione ad una frazione del costo rispetto a quelle tradizionali.


CUSTODIA PER L’ATTUATORE PD45 HYDRAULIC POST DRIVER


Lo STANLEY PD 45 è un particolare attuatore idraulico ad alta efficienza.


Il dispositivo utilizza un gruppo di sfere per trasferire la forza di trazione del grilletto, all’interno dell’attuatore idraulico lungo una curva.

L’alloggiamento dell’attuatore ha la funzione di mantenere queste sfere perfettamente allineate in modo da trasferire la forza con una maggiore efficienza. Ogni alloggiamento viene testato ogni volta che l’operatore preme il grilletto.



COMPONENTI ORIGINALI

L’alloggiamento originale dell’attuatore è composto da 4 parti:

  • un alloggiamento principale fuso e lavorato
  • una piastra di copertura tagliata al laser
  • due bulloni per fissare il guscio di assemblaggio

COMPONENTI MARKFORGED

Gli ingegneri di Stanley Infrastructure hanno riprogettato la parte, ottimizzandola per la stampa 3D con la rivoluzionaria Metal X. Invece che stampare un gruppo di quattro pezzi, la parte viene ri progettata e stampata in un unico pezzo senza la necessità di avere supporti o di subire operazioni di assemblaggio o bullonatura.


CARATTERISTICHE DELLA PARTE


Il team di ingegneri di Stanley Infrastructure ha testato tre parti identiche stampate 3D con la Metal X, che pur essendo il 53% più leggere rispetto alle tradizionali, si sono dimostrate durevoli e sufficientemente resistenti per sopportare un significativo carico di compressione.


Metal x - Ottimizzazione delle parti


COSTO DELLA PARTE


Grazie alla stampa 3D con la Metal X, Stanley Infrastructure è in grado di risparmiare tra il 34% e il 48% sui costi di produzione e di ridurre i tempi di consegna del 69%.


Oltre a questi risultati che mostrano risparmi significativi, la stampa 3D a metallo offre una riduzione in termini di tempi e costi ancora più significativa per quanto riguarda la produzione di singoli pezzi; in questo caso l’azienda è in grado di produrre spesso parti di ricambio singole per dispositivi sul campo.


Poichè il loro processo esistente realizza solo parti in lotti, la stampa 3D con la Metal X di singole parti, risulta 12,5 volte più economica e 20 volte più veloce rispetto a processi di fusione e di lavorazione. Il vantaggio di questa macchina risiede quindi nella possibilità di calcolare facilmente il costo di un singolo pezzo piuttosto che di un intero lotto.



 

RISPARMIO COSTI

RISPARMIO TEMPI

Volume annuale

34% – 48%

69%

SINGOLE PARTI

92%

95%


ANALISI DELLA PRESTAZIONE


Secondo un ingegnere della Stanley Infrastructure “è molto fattibile sfruttare la tecnologia a metallo con Metal X per produrre l’alloggiamento dell’attuatore affrontando costi e tempi minimi”.


Dopo tutti i diversi test e analisi, il team dell’azienda pensa di poter risparmiare migliaia di dollari all’anno realizzando questo pezzo con la stampa 3D, mantenendo comunque la qualità e l’affidabilità che presentavano le parti lavorate tradizionalmente.

PG10 PROFILE GRINDER


Il Profile Grinder PG10 STANLEY è un dispositivo che viene utilizzato per eseguire operazioni di finitura superficiale su binari ferroviari. La geometria di queste parti è complessa perchè si tratta di un albero di diametro ridotto che termina con una flangia di grandi dimensioni.


PARTI ORIGINALI

Utilizzando i metodi tradizionali, questo componente veniva ricavato da un singolo blocco di acciaio. A causa della dimensione della flangia e della lunghezza dell’asta, ogni volta che il componente veniva realizzato circa il 90% del materiale grezzo veniva sprecato.

COMPONENTI MARKFORGED

Con l’aiuto di Markforged, gli ingegneri di Stanley Infrastrutture hanno ridisegnato il profile grinder in modo da stampare 3D solo la flangia. Acquistando un albero di serie e la relativa chiave riescono ad assemblare l’assieme ad una frazione del costo.


CARATTERISTICHE DELLA PARTE


Gli ingegneri di Stanley Infrastructure hanno testato tre campioni attraverso il drop test. Le parti venivano fatte cadere su una superficie di lavoro in acciaio molteplici volte per verificare la resistenza all’urto. Le parti hanno superato i test con ottimi risultati, pur essendo il 20% più leggere rispetto a quelle originali.

Metal x - Ottimizzazione delle parti

COSTO DELLA PARTE


Sostituendo il profile grinder con la flangia stampata 3D da Markforged e acquistando un’asta standard, Stanley Infrastructure ha riscontrato un dimezzamento dei tempi di produzione e un notevole risparmio (da un quarto a metà del budget) per la produzione in serie.


Tuttavia, dato che questa parte rappresenta un componente ad alta usura e il volume di produzione per questo grinder è basso, l’uso più  redditizio della stampa 3D a metallo è sicuramente quello della produzione di parti singole, senza bisogno di assemblaggio.


Sostituendo la parte inefficiente della macchina originale, con la parte stampata con Metal X si risparmia 25 volte sui costi e 50 volte sui tempi, per una singola produzione.


 

RISPARMIO COSTI

RISPARMIO TEMPI

Annual Volume

25% – 45%

48%

SINGOLE PARTI

96%

98%


ANALISI DELLA PRESTAZIONE


Se utilizzata correttamente, la tecnologia di stampa 3D con la Metal X, ha il grande potenziale di far risparmiare ai clienti un significativo investimento se utilizzata correttamente

Progettando in modo intelligente, riducendo al minimo i tempi di stampa e cercando di creare meno strutture di supporto possibili, Metal X consente la creazione di componenti di alta qualità in modo molto più economico rispetto alla produzione sottrattiva.



DISPONIBILE PER PREORDINE


Il sistema completo della Metal X (Metal X + Wash + Sinter) è disponibile a partire da $ 100K.


“ Nel punto di incontro tra produzione tradizionale e scienza dei materiali all’avanguardia, crediamo in un futuro in cui il processo dal progetto alle parti finite sia facile, semplice, sicuro e conveniente. Ecco perchè abbiamo creato l’unico ecosistema al mondo di stampanti 3D a plastica, materiali compositi e metallo. “


Per compensare l’attesa della tecnologia a metallo, Markforged ha lanciato una grande promozione. Per avere maggiori informazioni o prove di stampa è possibile contattarci mandando una mail a sales@manufat.com