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Manifattura Additiva e Post-Processing: costi e tempi della finitura delle parti stampate in 3D

Negli ultimi anni il settore manifatturiero ha assistito alla rapida espansione delle tecnologie di manifattura additiva. La rapidità nella realizzazione di prototipi, la possibilità di personalizzazione dei prodotti stampati e la facilità di produzione di stampe con geometrie complesse e altrimenti non realizzabili con le tecnologie tradizionali sono soltanto alcuni dei vantaggi del ricorso alla manifattura additiva.

Contestualmente alla diffusione delle varie tecnologie di manifattura additiva si è altresì diffusa l’errata percezione di trovarsi di fronte ad una tecnologia “pushbutton” rapida, semplice ed automatizzata.

Un’affermazione di questo tipo può tuttalpiù risultare vera qualora riferita alla sola fase di “part-building”.

Ma il processo di manifattura additiva non può essere ridotto alla sola fase di stampa e il processo che a partire da un file conduce alla realizzazione di un prodotto finito e pronto all’uso è più articolato di quel che si possa pensare.

Infatti, le parti derivanti da manifattura additiva, a prescindere dalla tecnologia utilizzata, richiedono nella maggioranza dei casi una qualche forma di post-produzione.

Ma cosa si intende per post-produzione?

La post-produzione, o post-processing, è una fase del ciclo di produzione additiva di grande importanza che comprende tutte le operazioni che seguono la semplice procedura di stampa.

A prescindere dalla tecnologia additiva utilizzata è sempre possibile distinguere una post-produzione di primo tipo (Primary) da una di secondo tipo (Secondary). La prima include tutte le operazioni che risultano necessarie a prescindere dall’utilizzo finale del pezzo: si tratta delle operazioni di pulizia e di rimozione del supporto. La seconda comprende invece tutte le operazioni volte al miglioramento estetico o funzionale del pezzo. A titolo esemplificativo citiamo operazioni quali la sabbiatura, il filling, il priming, la verniciatura e lo smoothing chimico.

Terminata la fase di stampa ed avviata la successiva fase di post-processing, è dunque evidente come il processo di produzione additiva perda la sua natura di tecnologia “pushbutton”.

Il processo rivolto alla finitura di un pezzo finito e pronto all’uso è difatti complesso e articolato e complica il workflow della manifattura additiva.

La circostanza per cui gran parte delle tecniche utilizzate per la finitura dei pezzi derivanti da manifattura additiva è di tipo manuale – si pensi ad esempio alla carteggiatura o all’applicazione dei filler o primer- fa sì che la nobilitazione del pezzo impatti consistentemente sui tempi e sui costi di produzione che devono essere sostenuti durante il ciclo produttivo.

È infatti evidente che una finitura manuale e non automatizzata, oltre a risultare spesso lenta e complicata, specialmente in caso di pezzi dalle geometrie complesse, richiede un’ingente quantità di manodopera, nonché di spazi, per le lavorazioni.

A quanto ammontano davvero i costi e i tempi di cui parliamo?

Numerosi sono gli studi che negli ultimi anni hanno messo in mostra l’impatto della post-produzione sui tempi e costi della fase di post-processing.

Per quanto concerne i tempi di produzione, si segnalano i risultati di una ricerca condotta su alcune compagnie appartenenti a diversi settori di produzioni (quale automotive, medicale etc..) e pubblicata sulla rivista online Techbriefs. La ricerca ha evidenziato come il post-processing, secondo gli utenti interpellati, determinerebbe un incremento nei tempi di produzione che oscilla tra il 17% ed il 100% dei tempi totali di produzione.

Per quanto concerne invece i costi legati alla fase di post produzione si segnala come, a fronte di uno studio condotto su 124 service provider provenienti da 27 paesi, il Wohlers Report 2021, famoso report annuale sulla manifattura additiva della @Wohlers Associates, powered by ASTM International, ha stimato che il 27% dei costi della produzione additiva deriva dalle operazioni di post-processing.

Alle medesime conclusioni perviene lo studio annuale condotto PostProcess Technologies.

Secondo il terzo report annuale della compagnia statunitense, il 30% dei partecipanti al sondaggio ha segnalato che le attività di post-processing richiedono il ricorso a circa il 26% del budget annuale, con un incremento del 7% nelle percentuali rispetto ai dati riportati l’anno precedente.

Quali sono i rimedi agli ingenti costi di finitura?

costi e i tempi delle procedure di post-processing sembrano quindi un inevitabile corollario della fase di post-produzione e un altrettanto inevitabile ostacolo alla maggiore diffusione della manifattura additiva.

Tuttavia, la circostanza che gran parte dei costi e dei rallentamenti sia dovuto all’esperimento di lavorazioni di carattere manuale, suggerisce che la soluzione al problema possa essere individuata nel ricorso a strumentazioni automatiche ed innovative.

Sono ormai numerose le compagnie che a seconda della tecnologia di stampa utilizzata offrono una serie di soluzioni automatizzate per ridurre i costi ed i tempi di post-processing, poiché soltanto riducendo i costi e i tempi di post-produzione la manifattura additiva può essere più efficiente e reattiva e manifestare al meglio le sue potenzialità.

È proprio nell’ottica di far fronte a questo problema che nasce 3DFinisher. Il primo dispositivo automatico di post-processing di @3DNextech è stato appositamente studiato per far fronte alle esigenze del mercato della manifattura additiva, col proposito di semplificare la filiera produttiva, ampliare i campi di applicazione della manifattura additiva ed ingenerare un risparmio in termini di costi e tempi.

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