Con intervista ad Andrea Boscolo – Chief Product & Engineering Officer MadeInAdd
Lo stampo è un componente estremamente complesso, un sistema integrato che deve governare – in modo preciso e ripetibile – diversi fenomeni fisici: trasferimento di calore, movimentazioni meccaniche, flussi di materiali, pressione, attriti, deformazioni.
“Le tecnologie di stampa 3D metallica ci consentono di superare molti dei vincoli storici legati alla produzione per asportazione: vincoli geometrici, limiti nei circuiti interni, rigidità nella struttura. Soprattutto, ci impongono un cambio di mentalità, per progettare lo stampo come dovrebbe essere se potessimo seguire solo la logica funzionale. Così, sarà possibile ottimizzare ogni singolo aspetto, generando valore concreto a livello produttivo, non solo ingegneristico”.
I benefici più rilevanti dell’uso della stampa 3D per la produzione di stampi e componenti per stampi emergono in quattro ambiti fondamentali: gestione termica, fluidodinamica interna, consolidamento funzionale e ottimizzazione strutturale.
Raffreddamento ottimizzato: geometrie conformali stampate in 3D
La maggior parte degli stampi funziona con canali di raffreddamento realizzati tramite forature dritte e collegate ortogonalmente fra loro. Questi canali, per quanto efficaci, sono spesso un compromesso: distanti dalle zone critiche, incapaci di seguire il profilo interno della cavità. Il risultato? Zone calde, tempi ciclo più lunghi, deformazioni differenziali e maggiore stress sul pezzo stampato.
Con la stampa 3D a metallo (in particolare DMLS), possiamo realizzare canali conformali, che seguono con precisione la geometria dello stampo e distribuiscono il raffreddamento in modo uniforme.
Questo si traduce in:
- riduzione dei tempi ciclo,
- miglior controllo dimensionale,
- minor scarto e rilavorazione,
- aumento della vita utile dello stampo.
In un ambiente produttivo ad alta cadenza, significa decine di migliaia di pezzi in più a parità di risorse.
Fluidodinamica interna: movimenti e soffiaggi ottimizzati con la stampa 3D
Oltre al calore, uno stampo deve gestire anche flussi: aria compressa, lubrificanti, materiali fusi o polveri. Quando questi flussi devono seguire percorsi tortuosi, le lavorazioni tradizionali pongono limiti forti. Questo può significare riempimenti incompleti, bolle d’aria, difetti superficiali o fasi di sformatura più lente.
Con la libertà geometrica dell’additive, possiamo ottimizzare i condotti interni, eliminando curve innaturali, riducendo perdite di carico, ottimizzando la distribuzione dei fluidi. Questo è particolarmente utile in stampi multi-cavità, in cui è essenziale garantire omogeneità su ogni punto dello stampo.
Consolidamento funzionale: meno componenti, più controllo grazie alla stampa 3D
Uno stampo è spesso un assemblaggio di molte parti: inserti, supporti, guide, sistemi di raffreddamento, alloggiamenti. Ognuno di questi elementi richiede lavorazioni, montaggio, allineamenti e manutenzione.
Con la stampa 3D, possiamo integrare più funzioni in un’unica geometria: ad esempio, un inserto che combina raffreddamento, guida e supporto. Questo approccio riduce il numero di componenti, abbatte le tolleranze cumulative e semplifica l’intero sistema.
Meno parti significa meno errori, meno fermi, più efficienza. È un’evoluzione dalla meccanica modulare a un design funzionale integrato.
Efficienza strutturale: alleggerimento e robustezza per la parte stampata in 3D
L’ottimizzazione topologica è una delle applicazioni più potenti della progettazione additiva. Permette di eliminare materiale dove non serve e di rinforzare dove è più utile, secondo logiche di carico reale, non teorico.
Nel contesto stampi, questo si traduce in componenti più leggeri – utili in movimentazioni rapide o su teste rotanti – ma anche più longevi, perché le tensioni interne vengono meglio distribuite. Inoltre, si riduce il rischio di cricche o deformazioni nel tempo, aumentando l’affidabilità complessiva.
Nel complesso, ciascuna di queste dimensioni impatta direttamente su produttività, qualità, manutenzione e costi. Ma la vera potenza si esprime quando questi interventi vengono combinati in modo progettualmente coerente. Ed è qui che la stampa 3D da sola non basta: serve competenza ingegneristica e una visione sistemica dello stampo.
Tecnologie e materiali: ingegneria della scelta
Una delle convinzioni da superare è che stampare in 3D sia un’operazione uniforme, replicabile su qualunque macchina con risultati omogenei. Niente di più lontano dalla realtà industriale. In particolare nel mondo degli stampi, dove le condizioni operative sono severe, è fondamentale avere la giusta combinazione tra tecnologia, materiale e post-processo.
Tecnologie additive per metallo: il riferimento è la stampa 3D DMLS
La tecnologia più utilizzata in ambito stampi è il DMLS (Direct Metal Laser Sintering) che permette di realizzare geometrie metalliche complesse con ottime proprietà meccaniche e risoluzione dimensionale. Il DMLS lavora su strati sottilissimi di polvere metallica sinterizzata con laser ad alta energia. È adatta per inserti, cavità complesse, canali interni, strutture reticolari e componenti funzionali. I pezzi ottenuti possono essere sottoposti a lavorazioni di finitura meccanica per raggiungere le tolleranze richieste.
In casi particolari, possiamo valutare anche tecnologie come SLS o FDM per applicazioni non strutturali dove conta la complessità geometrica e non la resistenza meccanica.
Materiali per stampa 3D metallica nel mondo stampi
La scelta del materiale è determinante. Deve rispondere a condizioni termiche, a fatica e condizioni di resistenza superficiale molto sfidanti. Ecco una panoramica dei principali materiali utilizzati:
Maraging Steel (es. 1.2709)
- Elevata durezza e resistenza alla fatica.
- Ottima lavorabilità post-stampa.
- Può essere temprato per raggiungere >50 HRC.
- Ideale per inserti, nuclei e stampi per iniezione plastica.
CuCrZr (rame cromo zirconio)
- Conduttività termica altissima (fino a 300 W/mK).
- Usato per inserti in zone da raffreddare rapidamente.
- Tipico in stampi a canali conformali o raffreddamenti spot.
Inconel 625 / 718
- Lega a base di nichel, resiste a condizioni estreme di temperatura e corrosione.
- Applicazioni in ambienti critici o dove serve alta stabilità dimensionale.
PA rinforzati resistenti ad alti temperature e ULTEM (plastiche)
Post-processi: parte integrante del progetto
Stampare il pezzo è solo l’inizio. Ogni componente stampato in metallo per uso stampo deve essere sottoposto a una o più delle seguenti lavorazioni post-processo:
- Trattamenti termici: tempra, rinvenimento, solubilizzazione, invecchiamento.
- Rettifica / fresatura: per tolleranze meccaniche.
- Sabbiatura / lucidatura / lappatura: per finitura superficiale.
- Coating funzionali: nitrurazione, rivestimenti PVD (TiN, CrN) per resistenza all’usura o antiadesione.
Il workflow completo – stampa + trattamento + lavorazione – deve essere progettato a monte. Non è possibile affidarsi al “print & go”: serve ingegneria di processo, oltre che di prodotto.
È qui che MadeInAdd entra come partner tecnico grazie a un team ingegneristico e a una struttura di produzione con oltre 40 partner produttivi certificati, con 176 impianti tra additive e CNC. La stampa 3D, una volta integrata in questo tipo di ecosistema, non è più un laboratorio sperimentale, ma un asset produttivo industriale, replicabile, affidabile.
L’obiettivo non è sostituire ciò che già esiste, ma potenziare ciò che può essere migliorato. In questo senso, l’additive non è il fine. È uno strumento ingegneristico che, se usato con intelligenza, può trasformare lo stampo da vincolo meccanico a leva di performance. E chi sa cogliere questa opportunità oggi, sarà molto più competitivo domani.