Sviluppo di componenti in rame 3D presso Schunk
Schunk, un fornitore di soluzioni di produzione in serie per la pressatura di polveri metalliche e lo stampaggio a iniezione, nonché altre tecnologie, ha ampliato la propria esperienza per includere la stampa 3D di metalli presso il suo stabilimento di Thale, in Germania. Questa espansione della catena del processo di stampaggio a iniezione di metalli nel campo della produzione additiva ha senso per quanto riguarda le future applicazioni di costruzione bionica e l’ottimizzazione della topologia. Le caratteristiche dei componenti e l’economicità richiedono tecnologie di processo e strategie di produzione diverse quando si tratta di stampa 3D di metalli. Nel 2020, Schunk ha ampliato la propria esperienza per includere il processo di modellazione dell’estrusione composita (CEM) acquisendo un sistema di stampa 3D multimateriale ExAM 255 da AIM3D. Si possono ora vedere i primi risultati di questa partnership di sviluppo.
Partnership di sviluppo tra Schunk e AIM3D
L’obiettivo della cooperazione tra Schunk e AIM3D copre tre approcci strategici:
1. Sviluppi materiali, come materiali in rame e materiali a base di nichel,
2. Ulteriore sviluppo della tecnologia dell’impianto, ad esempio applicazioni di raffreddamento dell’estrusore o di tavoli di serraggio sottovuoto
3. Marketing e acquisizione per Schunk come fornitore di parti metalliche 3D con dimensioni dei lotti di produzione fino ai singoli articoli.
L’attenzione qui è rivolta alla prototipazione rapida e alla produzione a basso volume, dove i lotti sono troppo piccoli per la tecnologia di sinterizzazione convenzionale. La creazione di componenti in rame utilizzando la stampa 3D è uno di questi progetti di sviluppo.
Stampa 3D in metallo con rame
Lo sviluppo di componenti 3D in rame è di importanza strategica per Schunk, poiché ci sono solo pochi fornitori sul mercato. Il materiale conduttivo è richiesto per alcuni componenti nell’industria elettronica. Tuttavia, la gamma di settori e applicazioni è ampia, comprese le applicazioni incentrate sulla gestione termica, principalmente nell’ingegneria meccanica e impiantistica. Ci sono anche applicazioni con un’enfasi sulla trasmissione di energia a basse perdite, come la mobilità elettrica, la tecnologia di saldatura e tempra, nonché nel campo della fornitura di energia. In queste applicazioni vengono utilizzati rame puro e leghe di rame. Secondo Christian Stertz, il sistema ExAM 255 di AIM3D con tecnologia CEM consente di mantenere i vantaggi di conducibilità termica o elettrica nei processi di stampa 3D. Inoltre,
Esempio di componente che utilizza rame: dimostratore di raffreddamento in rame nella sezione ¾.
Progetti che utilizzano il rame presso Schunk
Ad esempio, Schunk ha sviluppato indurenti a induzione (induttori) per ruote dentate nel settore automobilistico e per ruote a catena su motoseghe. Ciò comporta la tempra a induzione di un componente mediante tempra superficiale parziale per i più elevati requisiti meccanici. Le proprietà fisiche di questi componenti in rame sono una densità di ca. 8,5 g/cm³ (rel. circa 95-96%) con conducibilità 75-80% (% IACS). I valori di densità raggiunti sono paragonabili ai processi di stampaggio a iniezione di metalli (MIM). La densità del rame, in particolare, influisce sulla conduttività e sulle proprietà meccaniche, come la durezza o la resistenza all’usura. Christian Stertz sottolinea i vantaggi di questo processo AM rispetto alle strategie di produzione convenzionali. L’alto grado di libertà geometrica consente la realizzazione di canali interni o sottosquadri. Inoltre, strutture bioniche che consentono di risparmiare peso e materiale aumentando al contempo la funzionalità consentono anche risparmi sui costi. Come nel caso di qualsiasi processo AM, l’utilizzo dei sistemi CEM di AIM3D comporta risparmi sui costi di lavorazione e attrezzaggio in quanto non è un processo basato sullo stampo. Tuttavia, vale anche quanto segue: il processo CEM tende a non essere adatto per geometrie molto semplici e per grandi lotti, poiché in questi casi sono più vantaggiosi processi di produzione in serie ben consolidati come MIM.
Tendenze di mercato nel campo della stampa 3D dei metalli
Christian Stertz, project manager per l’ingegneria dei sistemi presso Schunk, vede un forte potenziale di processo AM in una gamma molto diversificata di segmenti di mercato:
• Soluzioni di trasporto nel settore aerospaziale, automobilistico, ferroviario e navale; parti per unità di azionamento, componenti interni/esterni e soluzioni di reingegnerizzazione.
• Tecnologie mediche per protesi e strumenti
• Meccanica e impiantistica
• Attrezzistica
• Attrezzature sportive
• Industria edile
• Gioielleria
• Beni di consumo
