In alcuni settori chiave, come ad esempio l’automotive, sono necessarie diverse parti in lamiera da assemblare e ognuna di queste necessita di una serie di stampi.
Questi stampi, per una produzione di serie, sono tipicamente costruiti per garantire longevità e permettere una produzione tra i 1.000 e i 10.000 pezzi prima di un restauro. Il materiale solitamente è acciaio lavorato o lega fusa e lavorata.
Tradizionalmente gli stampi per le produzioni in serie sono ammortizzati su grandi volumi nell’ordine dei 100.000 pezzi, mentre gli stampi per la produzione di prototipi vengono solitamente utilizzati per meno di 100 componenti durante la fase di sviluppo.
Così facendo l’impatto dei costi necessari per la prototipazione risulta essere importante. Fortunatamente oggi sono disponibili nuove tecnologie in grado di offrire diverse possibilità.
Vantaggi dell’impiego dell’Additive Manufacturing
L’utilizzo dell’Additive Manufacturing (abbreviato in “AM”) per creare attrezzature specifiche, supporti o stampi offre vantaggi significativi dal punto di vista economico per produzioni in scala medio-piccola.
La stampa 3D metallica è interessante, ma il vantaggio economico è limitato, mentre la stampa di materiali polimerici permette di ottenere geometrie complesse in tempi rapidi e con costi contenuti.
Diversi studi hanno dimostrato la possibilità di utilizzare stampi polimerici per produzioni di piccoli volumi con lamiere sottili o leghe di alluminio.
Tuttavia, mancano studi specifici per applicazioni automotive. Per questo gli autori propongono una comparazione tra uno stampo tradizionale in acciaio e uno creato con tecnologia 3D tramite una stampante a grande volume (Big Area Additive Manufacturing o “BAAM”) mantenendo la geometria identica.
Caso di studio
Per verificare la validità degli stampi prodotti con tecnologia additiva, i ricercatori propongono di utilizzare, come punto di riferimento, uno strumento di test universale della formabilità. Si tratta di una geometria di componente, ottenuto per formatura, che stressa la lamiera e gli stampi con complessi sforzi multi-assiali.
Nello studio sono state create 100 parti con gli stampi in acciaio per creare il riferimento, successivamente sono stati sostituiti con gli stampi creati in 3D (in nylon e fibra per poi proseguire con la produzione di componenti.
Tutta la sperimentazione è stata eseguita con una pressa da 300 tonnellate e un premi-lamiera con forza impostata a 200 kN. La profondità della formatura è di 65 mm e la velocità di lavoro è di 14 colpi al minuto.
