Stampa 3D e pressocolata: conformal cooling

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L’avvento dell’additive manufacturing (AM) per i metalli ha spianato la strada a un modo innovativo di attrezzare lo stampo, aprendo molte possibilità su diversi livelli.

Come noto, diverse parti dell’intero sistema stampo possono essere danneggiate da una gestione termica incorretta del processo. Una temperatura troppo alta riduce la produttività, aumentando il tempo ciclo.

Le temperature troppo basse causano invece difetti nel prodotto finale. In particolare, la temperatura della superficie dello stampo è un parametro dinamico del processo, che cambia durante le diverse fasi del ciclo, ma deve rimanere in un intervallo di valori definito e ideale per ogni ciclo di colata. Ciò ha un impatto sia sulla vita dello stampo che sul prodotto finale. Ad esempio, le metallizzazioni (die soldering) o il blistering (vesciche) possono verificarsi qualora la superficie non sia sufficientemente raffreddata.

Inoltre, l’estrazione del calore deve essere uniforme: zone localmente sovraraffreddate in prossimità della superficie possono causare giunzioni fredde e laminazione. Diventa quindi fondamentale un’adeguata termoregolazione degli stampi così da aumentarne la vita utile e garantire l’ottenimento di pezzi sani.

Il sistema di raffreddamento convenzionale è costituito da canali rettilinei realizzati mediante lavorazioni a controllo numerico computerizzato (CNC). Ciò significa che i circuiti di termoregolazione tradizionali non sempre possono conferire allo stampo un comportamento termico ottimale, soprattutto in caso di grande complessità della cavità (come forme ricurve, inserti di spessore sottile, spine o carrelli, …).

Le potenzialità dell’additive manufacturing

I vantaggi dell’AM sono numerosi: il design di un oggetto stampato 3D è libero dai vincoli convenzionali della lavorazione meccanica per asportazione, l’uso del materiale è ridotto poiché limitato alle sole parti di interesse a differenza dei processi tradizionali sottrattivi che comportano un’elevata produzione di scarti (trucioli). Non solo: grazie al supporto della simulazione, è possibile ottimizzare la progettazione idonea per gli specifici scenari.

La tecnologia di produzione additiva di metalli risulta ormai consolidata, per alcune leghe in particolare, nei metodi di Laser Powder Bed Fusion (LPBF) e, per casi particolari, di Direct Energy Deposition (DED) e può essere utilizzata per la realizzazione di alcune parti stampo ad oggi non realizzabili con le metodologie convenzionali.

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