All’Università Ondokuz Mayis in Turchia, un gruppo di ricercatori ha implementato la tecnica dello slicing adattivo per migliorare le velocità di stampa 3D mediante la tecnologia di binder jetting. Questo metodo, dettagliato in uno studio pubblicato sulla rivista Rapid Prototyping, promette di rispondere alla crescente richiesta di produzione additiva, prevista in aumento nei prossimi anni.
Tradizionalmente, le velocità di produzione del binder jetting sono state inferiori rispetto a quelle dei metodi di produzione standard, limitando la sua diffusione su larga scala. Per affrontare questa sfida, Hasan Baş, Fatih Yapıcı ed Erhan Ergün hanno utilizzato un algoritmo di slicing adattivo e un algoritmo di quantità variabile di legante da loro sviluppato, noto come VBAA (Variable Binder Amount Algorithm).
Innovazioni nel Processo di Slicing
Nella produzione additiva, lo slicing trasforma i modelli digitali in comandi esecutivi per le stampanti 3D. Tipicamente, questo processo si svolge in modo uniforme con spessori di strato costanti. Tuttavia, l’approccio adottato dagli studiosi, l’affettatura adattiva, permette di variare gli spessori di strato in funzione della geometria specifica dell’oggetto, migliorando così l’efficienza e la qualità superficiale delle parti stampate.
L’applicazione di questo metodo nella stampa 3D FDM è ben documentata, ma il suo impiego nel binder jetting è meno frequente a causa della mancanza di supporto nelle affettatrici convenzionali. I risultati del loro studio precedente hanno dimostrato che è possibile produrre componenti di alta qualità con un 12,31% in meno di strati rispetto a quelli generati tramite slicing uniforme.
Ottimizzazione del Processo tramite l’Algoritmo VBAA
L’algoritmo VBAA è essenziale per adattare la quantità di legante inviata a ogni strato, tenendo conto delle variazioni di spessore. Una gestione impropria di questa variabile potrebbe incrementare la ruvidità superficiale o ridurre la resistenza delle parti. Utilizzando il metodo Taguchi, un approccio statistico per ottimizzare le specifiche di design, i ricercatori hanno definito i parametri ideali per la stampa 3D, garantendo la qualità ottimale delle parti finali.
Durante la fase di sperimentazione, sono stati creati 27 campioni seguendo nove set di parametri differenti, che sono stati poi analizzati per determinare la larghezza, la rugosità superficiale e la densità dopo la sinterizzazione a 1.500 °C. Il team ha anche esplorato metodi economici e accessibili di elaborazione delle immagini per valutare la rugosità superficiale.
Confronto e Risultati dei Campioni di Test
Utilizzando lo slicing adattivo, è stata stampata una parte campione, la cui rugosità superficiale è stata paragonata con quella di parti a strato costante di 180 μm e 250 μm. I risultati hanno mostrato che la superficie del campione adattivo aveva qualità comparabili alla parte a strato sottile e superiori rispetto alla parte a strato spesso.
Nonostante avesse mantenuto la stessa qualità superficiale, la parte realizzata con slicing adattivo è stata prodotta con il 12,31% in meno di strati, risultando in un aumento dell’efficienza e una riduzione dei tempi di produzione.
Progressi nel Campo del Binder Jetting
Questo studio presso l’Università Ondokuz Mayis segna un significativo progresso nel campo del binder jetting, non solo per l’efficienza migliorata, ma anche per il potenziale di rendere questa tecnologia più accessibile e sostenibile. Altri team di ricerca, come quello dell’Oak Ridge National Laboratory, stanno esplorando applicazioni simili, indicando un trend verso innovazioni che potrebbero rivoluzionare il settore della produzione additiva.
