Precisione in 3D

Linear motion technology supports precise 3D printing
Marginal Column
How 3D printing works

How 3D printing works

A print head moves precisely via Cartesian axes along a predefined path above a box filled with sand or plastic particles. It sprays an inorganic binding agent in precisely defined contours onto the loose material from more than 10,000 nozzles. Then the bottom of the sandbox is lowered by 100 to 300 microns and a newly applied layer of sand fills the box. The particles stick together along the binding agent contours, at all other points it remains loose sand. This process repeats itself until the component is completed.

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Marzo 2016

 

La tecnologia digitale facillita la stampa 3D

Grazie alla durevole tecnica lineare Rexroth, le stampanti 3D di voxeljet adempiono a requisiti di precisione elevatissimi.

La stampa 3D sta rivoluzionando il mondo della produzione. Già da tempo, tutto questo non è più utopia – nell’industria automotive e nella produzione di mobili di design ed applicazioni per architettura, o anche per nuclei di sabbia destinati alle fonderie. “Con questa tecnica additiva, le nostre macchine realizzano da sabbia e materiali sintetici, in modo completamente automatico, anche geometrie complesse con retrolamature, il tutto con grande precisione”, ci dice Bastian Heymel, Manager Systems Design di voxeljet AG, con sede nella cittadina bavarese di Friedberg. “E pur lavorando senza l’uso di attrezzi, quanto a durevolezza e precisione, per tutti i componenti delle nostre macchine ci atteniamo al livello delle macchine utensili. Soprattutto per la tecnica lineare”. Voxeljet AG è stata fondata nel 1999, come start-up nell’ambito del Politecnico di Monaco di Baviera. Oggi, l’azienda offre una completa gamma di stampanti 3D nelle più svariate dimensioni.

Voxeljet ha concepito la VX1000 come efficiente macchina universale, che permette agli utenti di produrre da nuclei di sabbia per fusioni in lega leggera ad elementi per automobili, o anche pezzi unici per architettura. Sull’asse Y, un apposito asse gantry trasla la testa di stampa della VX1000 con due linearmoduli Rexroth con azionamento a cinghia dentata. Tali moduli consentono velocità di traslazione fino a cinque metri al secondo, riducendo così i tempi passivi fra le varie fasi di stampa dei singoli strati. Sull’asse X, un ulteriore linearmodulo con unità viti a sfere posiziona la testa di stampa con una precisione di ripetibilità pari a 0,005 mm. Il modulo conduce la testa di stampa, da 20 kg di peso, su due basi tavola con precisione ed uniformità: due presupposti importanti, questi, per l’elevata precisione della stampa 3D. “Con la VX1000, la risoluzione di stampa raggiunge i 600 dpi, ossia 42 micron, cosa che richiede una precisione di posizionamento della testa di stampa inferiore ai cinque micron”, specifica Heymel, dandoci un’idea dei livelli di precisione in cui le macchine di voxeljet operano. Un ulteriore asse gantry con linearmoduli movimenta il supporto del contenitore della sabbia in direzione.

Ben protetta da sabbia e particelle

“Un requisito decisivo è la resistenza a sabbia, altre particelle e,in alcuni processi, anche ai solventi”, ci spiega Heymel. Per voxeljet, quindi, è fondamentale il nastro di copertura, che chiude il linearmodulo verso l’esterno, lato base tavola. I linearmoduli sono inoltre protetti da guarnizioni laterali e dalla copertura frontale: grazie a tutto ciò, la loro struttura è talmente chiusa da non consentire alcuna infiltrazione e la loro durata risulta molto elevata, nonostante le gravose condizioni ambientali. In base alla dimensione costruttiva, il nastro di copertura è realizzato in materiale sintetico poliuretanico ad alte prestazioni, oppure in acciaio inox. La durata dei linearmoduli viene ulteriormente aumentata dai pattini a sfere ad alta precisione BSHP, che dal 2014 sono installati nei sistemi lineari.

Sull’asse Z per il fondo del contenitore della sabbia, voxeljet adotta guide a rulli su rotaia Rexroth. “All’inizio del processo, sull’asse non vi è alcun carico, ma al termine il contenitore della sabbia della VX1000 è riempito con circa 400 kg di sabbia e legante”, calcola Heymel. Dati i movimenti estremamente minuti, inferiori ai 350 micron per ciclo, e stante l’elevato carico, soltanto guide a rulli su rotaia esenti da gioco possono adempiere nel tempo a tali requisiti. Diversamente dai linearmoduli, le guide a rulli su rotaia non hanno una struttura completamente chiusa; ciononostante, grazie alla concezione delle guarnizioni Rexroth, anch’esse raggiungono una lunga durata. “Ormai da dodici anni, utilizziamo questo asse nelle applicazioni più svariate e non ci è capitata una sola avaria”, ci dice Heymel. Al termine del processo, il contenitore della sabbia viene estratto mediante rulli a sfere Rexroth sul fondo della macchina e viene introdotto un contenitore di ricambio.

Presenti sul mercato globale

Sull’asse Z per il fondo del contenitore della sabbia, voxeljet adotta guide a rulli su rotaia Rexroth. “All’inizio del processo, sull’asse non vi è alcun carico, ma al termine il contenitore della sabbia della VX1000 è riempito con circa 400 kg di sabbia e legante”, calcola Heymel. Dati i movimenti estremamente minuti, inferiori ai 350 micron per ciclo, e stante l’elevato carico, soltanto guide a rulli su rotaia esenti da gioco possono adempiere nel tempo a tali requisiti. Diversamente dai linearmoduli, le guide a rulli su rotaia non hanno una struttura completamente chiusa; ciononostante, grazie alla concezione delle guarnizioni Rexroth, anch’esse raggiungono una lunga durata. “Ormai da dodici anni, utilizziamo questo asse nelle applicazioni più svariate e non ci è capitata una sola avaria”, ci dice Heymel. Al termine del processo, il contenitore della sabbia viene estratto mediante rulli a sfere Rexroth sul fondo della macchina e viene introdotto un contenitore di ricambio.