Caso applicativo: Stampi FDM per materiali compositi
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Panoramica I metodi di fabbricazione tradizionali per strutture in materiali compositi ad alte prestazioni a matrice polimerica rinforzata con fibre richiedono l'uso di materiali rigidi per lo stampo o mandrino al fine di ottenere la forma finale del componente. Questi stampi sono generalmente realizzati in metallo (alluminio, acciaio o leghe Invar), ma vengono impiegati anche materiali compositi speciali e tavole da modellazione resistenti alle alte temperature. Indipendentemente dal materiale, la fabbricazione di questi strumenti richiede molta manodopera e lavorazione meccanica. Tutto questo si traduce in alti costi, scarti e lunghi tempi di lavorazione che possono arrivare a diverse settimane per forme relativamente semplici e molti mesi per stampi più complessi. L'impiego della tecnologia FDM® (modellazione a deposizione fusa) per realizzare gli stampi di produzione dei materiali compositi è un'alternativa comprovata che permette di ridurre considerevolmente i costi e il lead time, offrendo al contempo numerosi altri vantaggi, quali libertà di progettazione e iterazione rapida, indipendentemente dalla complessità della parte. I VANTAGGI DI FDM I tempi di lavorazione si riducono da diversi mesi a pochi giorni. I costi di attrezzaggio sono più bassi di oltre il 50%. Permette la prototipazione a costi contenuti di parti in composito. Semplifica la progettazione e la fabbricazione degli stampi e aumenta la funzionalità. L'FDM è utilizzata da anni per gli strumenti di stratificazione e riparazione, ma il suo uso era stato finora limitato a causa della mancanza di materiali in grado di resistere alla temperatura di indurimento di 180 °C richiesta di frequente per le strutture in campo aerospaziale. I materiali ABS/ASA, PC e la resina ULTEM™ 9085 sono efficaci rispettivamente fino a 82 °C, 132 °C e 149 °C circa. Con l'introduzione della resina ULTEM 1010, questa tecnologia ha dimostrato numerosi nuovi vantaggi per la fabbricazione a parametri di processo con temperature superiori a 180 °C e 100 psig. Resiste ai cicli di indurimento ad alta temperatura in autoclave e forno (>180 °C, 100 psig)._ Offre soluzioni semplici a perdere e solubili per applicazioni complesse e con cavità. Permette modifiche al progetto senza problemi e iterazioni per l'adeguamento degli stampi. APPLICAZIONI IDEALI PER FDM Stampi per stratificazione e riparazione richiesti in pochi giorni, non mesi. Schema di applicazione FDM sta diventando la tecnologia di scelta per la produzione rapida di stampi di stratificazione e riparazione per materiali compositi in volumi ridotti resistenti a temperature elevate (> 180 °C), nonché per strumenti di produzione a perdere resistenti a temperature moderate (< 180 °C). Rispetto all'approccio tradizionale, l'FDM offre significativi vantaggi in termini di tempo di lavorazione, costo e semplificazione della progettazione, della fabbricazione e dell'utilizzo degli strumenti, consentendo al contempo una più alta funzionalità e complessità geometrica. Stampi a perdere con temperature di indurimento moderate (< 180 °C). Volumi di produzione relativamente piccoli (decine/centinaia rispetto a migliaia di pezzi). Dimensioni degli stampi compatibili con il volume di costruzione della stampante 3D Fortus 900mc™, anche se è possibile realizzare strumenti in più segmenti. Geometrie degli stampi che traggono vantaggio da materiali con più alto CET (ad es. mandrini maschio per una maggiore compattazione delle parti). stratasys THE 3D PRINTING SOLUTIONS COMPANY™

Gli stampi per materiali compositi realizzati con la tecnologia FDM presentano le stesse caratteristiche di progettazione e utilizzo degli strumenti tradizionali, in particolare di quelli con più alti coefficienti di espansione termica (CET), come l'alluminio e le tavole da modellazione, ma offrono al contempo una maggiore libertà di progettazione. Per assicurare finiture delle superfici di alta qualità e l'integrità sottovuoto, è necessario sottoporre gli stampi FDM a lavorazioni successive. Gli stampi vengono abrasi per eliminare le linee di costruzione, sigillati ed infine levigati per...