Importanza della purezza dei materiali nella stampa 3D
Nel settore della produzione additiva, l’affidabilità dei componenti dipende in misura cruciale dalla qualità delle materie prime. Difetti microscopici o particelle estranee presenti nelle polveri o nei granuli di polimero possono compromettere la continuità del flusso nel processo di estrusione o fusione laser a letto di polvere, provocando irregolarità dimensionali, alterazioni meccaniche e interruzioni di produzione. Per rispondere a queste esigenze, lo Süddeutsches Kunststoff-Zentrum (SKZ) ha sviluppato un sistema di ispezione inline in grado di individuare impurità sia metalliche sia non metalliche all’interno del materiale fuso.
Tecnologie di rilevamento integrate
Il cuore del sistema SKZ unisce sonde a ultrasuoni e sensori a microonde che lavorano in continuo, senza interrompere il processo produttivo. Le sonde a ultrasuoni generano onde acustiche che attraversano il flusso di materiale plastico: qualsiasi inclusione, dalla più densa particella metallica a frammenti di vetro o residui cartacei, modifica il comportamento delle onde, segnalando la presenza di corpi estranei. I sensori a microonde, grazie alla loro capacità di penetrazione elettromagnetica, riconoscono anche materiali non conduttivi come fibre minerali o plastiche degradate, estendendo la sensibilità del controllo oltre i limiti dei tradizionali metal detector.
Dalla ricerca all’applicazione industriale
Il sistema è già impiegato in impianti di estrusione per la produzione di filamenti destinati al 3D printing con materie prime ad alte prestazioni, come polieteretterchetone (PEEK) e polifenilene solfuro (PPS). Grazie alla collaborazione con aziende del comparto – tra cui Estrusioni Polimeriche srl e Materiali Future spa – il dispositivo è stato integrato con successo nelle linee di produzione, garantendo un calo dei difetti di processo superiore al 80% e un risparmio sui costi di scarto pari a circa il 15%.
Progetti di collaborazione e sviluppi complementari
In un progetto congiunto avviato con ColVisTec AG, SKZ ha inoltre testato una variante del sistema capace di quantificare in linea la percentuale di polimeri estranei in materiali riciclati. L’esito delle sperimentazioni ha permesso di realizzare un modello fotometrico per rilevare variazioni da 0 a 10% di contaminazioni polimeriche, abilitando regolazioni automatiche delle dosi nel processo di carica dell’estrusore.
Vantaggi operativi e qualità del prodotto
L’adozione di questi sistemi di ispezione inline riduce la necessità di arresti macchina per controlli manuali o sostituzione dei setacci, velocizzando i tempi di avvio produzione. Al tempo stesso, il monitoraggio continuo supporta la tracciabilità di lotto e la conformità alle specifiche richieste dai settori aerospaziale, medicale e dell’elettronica, dove anche la minima impurità può pregiudicare le prestazioni finali.
Prospettive per l’industria della stampa 3D
Guardando al futuro, SKZ sta esplorando l’integrazione di algoritmi di intelligenza artificiale per l’analisi predittiva delle anomalie e l’associazione dei dati di rilevamento con sensori di processo (temperatura, pressione, portata). L’obiettivo è costruire una piattaforma di smart manufacturing che, oltre a segnalare la presenza di corpi estranei, suggerisca tempestivamente ottimizzazioni dei parametri di stampa per mantenere costante la qualità del pezzo.
