La produzione additiva sta rapidamente guadagnando popolarità in tutto il mondo, ma in termini di numero di aziende di produzione additiva, probabilmente non c’è nessun altro posto che gli Stati Uniti dove ha avuto origine. Dal 1987, quando Chuck Hull ha proposto per la prima volta la tecnologia stereolitografica al primo lotto di tecnologia di produzione additiva di metalli nel 1990, la produzione additiva ha mantenuto negli anni una crescita continua negli Stati Uniti e gli Stati Uniti hanno sempre occupato la vetta del mondo base di installazione della stampante 3D in scala.
In questo articolo, Antarctic Bear riassume principalmente i produttori di stampanti 3D in metallo con sede negli Stati Uniti, in modo che i lettori possano avere una migliore comprensione di questo settore.
3D Systems
3D Systems è uno dei primi produttori di stampanti 3D al mondo. Attualmente, l’azienda offre la soluzione DMP Factory 500, DMP Flex 350 e DMP Flex 350 Dual, DMP Flex 200 e la stampante per metalli entry-level DMP Flex 100, che utilizzano tutte la tecnologia Direct Metal Laser Sintering (DMLS). Una delle principali differenze tra le stampanti 3D è la dimensione, le stampanti più grandi hanno un volume di costruzione di 500 x 500 x 500 mm, mentre le più piccole sono solo 100 x 100 x 90 mm, ma ci sono anche differenze nelle capacità tra le macchine. In particolare, nel sistema di fabbrica, 3D Systems fornisce una gestione integrata delle polveri, un’elevata produttività e ripetibilità e un ambiente stabile a basso contenuto di ossigeno per una migliore qualità delle parti. Tutte le macchine utilizzano il software 3DXpert di 3D Systems , un sistema all-in-one che semplifica il flusso di lavoro dalla progettazione alla stampa.
Desktop Metal
Se conosci il campo della produzione additiva da un po’, allora devi aver sentito parlare di Desktop Metal. Fondata nel 2015 con l’obiettivo di rendere più accessibile la stampa 3D in metallo, è rapidamente passata da una startup a una delle aziende leader del settore. Attualmente, Desktop Metal offre quattro diversi sistemi auto-sviluppati: Fiber, Studio System, Shop System e Production System. Mentre i sistemi Studio, Shop e Produzione sono tutti pensati per la stampa 3D in metallo, Fiber, come suggerisce il nome, è una macchina FDM adatta alla stampa di compositi , ovvero nastri continui in fibra di carbonio e fibra di vetro. Il sistema Studio è anche un estrusore, una delle prime stampanti DM ad entrare nel mercato. È un sistema in due parti che integra la stampa e la sinterizzazione, utilizzando barre di metallo rilegate. È stata proposta come una stampante desktop in metallo che può essere utilizzata in sicurezza in ufficio.
Desktop Metal offre anche due macchine non estruse, i sistemi Shop e Production che utilizzano il getto di leganti metallici. Il sistema Shop è progettato per portare la tecnologia di getto di legante nelle officine meccaniche, mentre il sistema di produzione è progettato per stampare in 3D parti metalliche su larga scala. Come previsto con il getto di legante, entrambe le macchine hanno parti di alta qualità e precise che possono essere stampate in modo economico e rapido. Sebbene tecnicamente, Desktop Metal venda solo queste quattro macchine, in realtà ha un portafoglio di prodotti più ampio, che è qualcosa che dobbiamo menzionare. Questo perché l’anno scorso ha acquisito una serie di società di stampa 3D con accesso a diverse tecnologie. Ad esempio, ha acquisito EnvisionTEC, l’inventore originale della stampa 3D DLP, che le ha permesso di entrare nel mercato dei polimeri. DM ha anche fatto scalpore quando ha annunciato l’acquisizione del suo rivale ExOne , una mossa che ha rafforzato la sua posizione nel mercato del getto di adesivo.
ExOne
Un’altra azienda statunitense che lavora sulla stampa 3D in metallo è ExOne. Sebbene, come accennato, sia stata acquisita dal suo principale concorrente, Desktop Metal, l’anno scorso l’azienda vende ancora le proprie stampanti a getto di metallo e sabbia. Attualmente, ExOne offre cinque stampanti in grado di convertire più di 10 metalli monolega in parti metalliche ad alta densità. Le dimensioni variano, con il più piccolo Innovent+ costruito a 6,3 x 2,5 x 2,5 pollici (160 x 65 x 65 mm), mentre il più grande, l’X1 160Pro, misura 31,5 x 19,7 x 15,8 pollici (800 x 500 x 400 mm). Le altre tre macchine disponibili, X1 25Pro, InnoventPro 3L e M-Flex, sono costruite tra queste due, con due in media 15,75 x 9,84 x 9,84 pollici (400 x 250 x 250 mm). Per un’azienda che opera nel campo del getto di adesivo da oltre 20 anni, ci si può aspettare che queste macchine siano apprezzate da coloro che hanno esperienza nel getto di adesivo.
FormAlloy
Il prossimo produttore statunitense di stampanti 3D in metallo è FormAlloy, con sede in California, specializzato in stampanti DED (Direct Energy Deposition). L’azienda dispone di due diverse serie di stampanti DED, la serie X e L. Entrambi sono dotati di controllo a circuito chiuso, laser a lunghezza d’onda variabile e alimentatori di polvere FormAlloy PF e ADF per strutture a gradiente o bimetalliche. Ogni macchina è dotata di una testa di deposizione di metallo FormAlloy AX per volumi di produzione fino a 5 assi con un’elevata efficienza della polvere comprovata e rilascio rapido integrato. In termini di volume di costruzione, sono disponibili varie dimensioni tra cui 200x200x200mm, 500x500x500mm, 1x1x1m e dimensioni personalizzate.
GE Additive
GE Additive è una filiale dell’attività di produzione additiva di General Electric (GE), un noto conglomerato multinazionale americano, noto come leader mondiale nella progettazione e produzione 3D di metalli. L’azienda è composta da due marchi di produzione additiva, Concept Laser e Arcam EBM, e dal fornitore di polveri per la produzione additiva AP&C. Come puoi immaginare, l’azienda si concentra sulla tecnologia di produzione additiva di metalli a base di polvere. Con ArcamEBM, GE Additive offre cinque macchine EBM, Q10plus, Spectra H, SpectraL, Q20plus e A2X. Alcuni dispositivi sono progettati per settori specifici, ad esempio il Q10plus è ottimizzato in particolare per la produzione in serie di impianti ortopedici , mentre il Q20plus è progettato per la produzione di componenti aerospaziali a costi contenuti. L’azienda osserva che tutti e cinque questi dispositivi creano parti dimensionalmente accurate in modo rapido ed efficiente.
Attraverso Concept Laser, GEAdditive offre anche stampanti 3D che utilizzano Direct Metal Laser Melting (DMLM), una tecnologia basata sulla fusione laser a letto di polvere. Attualmente, le due società hanno le serie M2 5, M Line, X Line2000R e Mlab, che offrono inviluppi di costruzione diversi, anche all’interno di una singola macchina, per produrre parti complesse in modo rapido ed efficiente. Grazie all’eccellente qualità delle parti e alla disponibilità e ripetibilità della macchina, queste macchine possono essere utilizzate anche in settori estremamente esigenti come quello aerospaziale e medico .
Hewlett-Packard (HP)
Questo prossimo produttore è un po’ diverso perché tecnicamente non è ancora lì. Il produttore è Hewlett-Packard, che è meglio conosciuto nello spazio degli additivi per la sua tecnologia di fusione multi-getto brevettata, ma attualmente ha anche un processo per i metalli, HP Metal Jet Technology, in lavorazione. Le parti metalliche sono già disponibili su ordinazione da HP e l’azienda afferma che il loro processo di getto di legante aumenta la produttività dell’utente di 50 volte e può produrre grandi parti alla rinfusa e parti di grandi dimensioni, e quando si tratta di getto di legante metallico, spesso si tratta di mantenere i costi verso il basso mantenendo un’elevata precisione. HP ha annunciato alla fine dello scorso anno che la stampante sarebbe stata disponibile in commercio nel 2022 e una è già disponibile per il preordine sul sito Web di HP.
Markforged
Fondata nel 2013, Markforged è probabilmente meglio conosciuta per le sue stampanti 3D per materiali compositi, comprese le fibre continue. Tuttavia, l’azienda ha anche una soluzione di produzione additiva di metalli, giustamente chiamata sistema MetalX. Metal X è un sistema FFF in metallo che utilizza filamenti di polvere legati e materiali compatibili includono acciaio inossidabile 17-4 PH, rame, acciaio per utensili H13, Inconel 625 e acciaio per utensili A2 e D2. La scelta di utilizzare la tecnologia di estrusione non è sorprendente, poiché i produttori sono orgogliosi delle loro macchine sicure da usare e senza problemi e l’utilizzo di FFF invece di altre tecnologie metalliche può ridurre significativamente i costi. Con un volume di costruzione di 300 x 220 x 180 mm (11,8 x 8,7 x 7,1 pollici), il Metal X è dotato di una camera di riscaldamento chiusa e di un letto di stampa riscaldato sottovuoto con livellamento automatico per fornire condizioni migliori per i materiali metallici. Inoltre, sono presenti due ugelli, che consentono l’utilizzo di materiali metallici e materiali distaccanti.
Optomec
Un altro produttore statunitense di stampanti 3D in metallo è Optomec, con sede nel New Mexico. Fondata originariamente nel 1997, l’azienda ha rilasciato prodotti in ampi mercati tra cui elettronica, energia , scienze della vita, aerospaziale e difesa. Oggi affermano che la produzione additiva ad alto volume è possibile grazie alle loro soluzioni AM. Le stampanti per metalli di Optomec utilizzano la tecnologia LENS Directed Energy Deposition (DED), un processo che utilizza un laser ad alta potenza (da 400 W a 3 kW) per fondere il metallo in polvere in parti completamente dense. Secondo l’azienda, il processo si svolge in una camera sigillata che viene spurgata con argon per mantenere l’ossigeno e l’umidità al di sotto di 10 parti per milione e prevenire l’ossidazione. Precisione, velocità e minor impatto ambientale sono alcuni dei vantaggi chiave della tecnologia, con Optomec che afferma che l’utilizzo di LENS può comportare una stampa 10 volte più veloce e un costo 5 volte inferiore. Attualmente sono disponibili diverse soluzioni AM metalliche in diverse dimensioni, CS 250, CS 600, CS 800, CS 1500, MTS500, MTS 860 e LPE.
Sciaky
L’azienda con sede a Chicago (Sciaky) è una delle più antiche da quando è stata fondata nel 1939 come fornitore di sistemi di saldatura avanzati. Hanno infatti una storia molto lunga, durante la seconda guerra mondiale sono stati il principale fornitore di sistemi di saldatura a resistenza utilizzati per costruire jet da combattimento per l’esercito americano. E dal 2009, forniscono anche soluzioni di produzione additiva di metalli. Detto questo, il processo originariamente chiamato Electron Beam Direct Manufacturing è stato lanciato nel 2009 e poi è diventato quello che ora è noto come Electron Beam Additive Manufacturing. Grazie alle loro parti e soluzioni in metallo, l’azienda ha collaborato con alcuni dei leader della difesa e dell’aerospazio, tra cui il Dipartimento della Difesa, Lockheed Martin, Defense Advanced Research Projects Agency, Airbus e altri.
La società osserva che la produzione additiva a fascio di elettroni (EBAM) è una stampa 3D in metallo unica nel suo genere che consente agli utenti di produrre strutture metalliche di alta qualità su larga scala con uno spreco di materiale minimo. L’azienda offre 5 macchine, EBAM 300, EBAM 200, EBAM140, EBAM 110 e EBAM 40. E con almeno la stampante 3D industriale in metallo EBAM 110, gli utenti possono creare parti fino a 19′ di lunghezza più velocemente ed economicamente rispetto a molti processi tradizionali in metallo. EBAM è simile al DED in termini di tecnica utilizzata, ovvero un cannone a fascio di elettroni deposita il metallo nella camera a vuoto del sistema attraverso un trainafilo. Sciaky afferma che il processo può ridurre i tempi di consegna e i costi dei materiali dell’80%, rendendolo il processo di stampa 3D in metallo più veloce al mondo.
VELO3D
Quando Benny Buller ha fondato Velo3D, stava cercando di risolvere un difetto fondamentale che credeva stesse limitando la velocità di adozione di AM. Questo è ciò che ha notato, prima di poter integrare la tecnologia, gli ingegneri avrebbero dovuto imparare non solo un nuovo processo di produzione, ma un processo di progettazione completamente nuovo, ovvero Design for Additive Manufacturing o più comunemente DfAM. Buhler ha deciso di creare un’azienda “per lasciare che il design informi la produzione, non il contrario”. Questo viene fatto in hardware (Sapphire®) e software (Flow™ e Assure™) sulle estremità anteriore e posteriore, semplificando l’adozione di AM pur beneficiando dei suoi numerosi vantaggi.
L’azienda statunitense dispone di tre stampanti 3D in metallo, la stampante Sapphire® (per piccoli lotti e sviluppo, 315 mm Ø x 400 mm z), la stampante Sapphire® 1Mz (per parti di grandi dimensioni, 315 mm Ø x 1000 mm z) e la stampante Sapphire® XC ( per pezzi ad alto volume e in scala di produzione, 600 mm Ø x 550 mmz). Tutte le stampanti sono dotate di soluzioni di produzione end-to-end che consentono agli ingegneri di produrre anche parti critiche. Tutte e tre le macchine utilizzano lo stesso software, eseguono lo stesso processo e utilizzano gli stessi materiali per garantire una coerenza ripetibile. La stampante utilizza un processo di fusione del letto di polvere metallica ed è dotata di un recoater senza contatto, mappatura di ogni strato, ecc. per garantire l’uniformità del letto di polvere. Tra le altre caratteristiche, la qualità e le prestazioni delle parti traggono sicuramente vantaggio dalla fusione intelligente del processo produttivo sottostante. Queste stampanti hanno applicazioni in molti campi, inclusi aerospaziale, petrolio e gas e altro ancora.
Xact Metal
Con sede al Penn State College e operante all’interno del Penn State’s Innovation Park, la determinazione di Xact Metal di offrire i vantaggi della stampa 3D in metallo di alta qualità al miglior prezzo si riflette anche nel loro motto: “Non essere vincolato dalle tradizionali tecnologie costose” . Sebbene le loro macchine utilizzino un processo a letto di polvere, che non è sempre noto come la tecnologia di stampa 3D in metallo più conveniente, l’azienda si impegna a combinare il meglio della fusione con letto di polvere con una nuova tecnologia innovativa per abbassare il prezzo in modo che più persone possano usarlo . La società ha anche dichiarato sul suo sito Web: “Il nostro impegno nel supportare la prossima generazione di soluzioni di produzione innovative basate sulla stampa 3D in metallo dimostra il loro impegno per la stampa 3D in metallo e l’innovazione. Attualmente, il produttore offre dispositivi della serie XM200G, XM200C e XM300C. Queste stampanti hanno diverse applicazioni, la serie XM200G è progettata per soddisfare casi d’uso ad alte prestazioni nella produzione e nella ricerca e sviluppo, mentre la XM200C è adatta per università, laboratori e piccole e medie imprese e la XM300C è adatta per applicazioni che richiedono la prototipazione , capacità di attrezzaggio o colata a basso volume. Tutte e tre le macchine utilizzano DMLS e si ritiene che siano in grado di produrre parti altamente complesse e di alta qualità.
XEROX
Nella mente della maggior parte delle persone, Xerox appare principalmente nella vita quotidiana del pubblico come fornitore di stampanti e soluzioni di scansione, ma lo sapevate che questa azienda americana produce anche stampanti 3D in metallo? Dopo aver acquisito la startup VaderSystems nel 2020, la società ha lanciato la sua prima stampante 3D, ElemX, nel 2021. Questo sistema è leggermente diverso da molti altri in quanto utilizza effettivamente una tecnologia di stampa proprietaria di metalli liquidi. In sostanza, invece della polvere utilizzata in molti processi 3D dei metalli, il sistema Xerox alimenta il filo in un barattolo e lo riscalda a oltre 800°C. Una volta che il materiale è fuso, la macchina utilizza un campo magnetico per proiettare goccioline, in modo simile all’idea alla base del getto di materiale. L’azienda osserva che gli utenti possono evitare polveri potenzialmente pericolose e tossiche come uno dei principali vantaggi dell’utilizzo del suo processo. Il sistema di stampa ha già fatto scalpore nel settore poiché è stato adottato dalla Naval Graduate School in California per aiutare a sviluppare applicazioni di stampa 3D per la Marina degli Stati Uniti.
