MECCANICA e DINTORNI

auguri di buon anno a tutti,
chiedo spiegazione per capire la stampa 3D e precisamente:

il manufatto prodotto da questo tipo di "macchina utensile"
come può avere le caratteristiche , diciamo meccaniche ,
di uno stesso elemento prodotto in metallo, o realizzato non con stampa 3D ?

cerco di spiegarmi meglio:
nel campo automobilistico sento parlare di ricambi che saranno
prodotti utilizzando la stampa 3D

per non parlare del campo medico (trapianti)

grazie a chi mi risponde

Dipende dalla macchina ,ci sono anche quelle che stampano in 3D in metallo....Poi ci sono quelle che stampano con materiali plastici caricati con fibre di vetro o con carbonio per cui i pezzi risultano con caratteristiche meccaniche di tutto rispetto.

sì Carlino, sono d'accordo che dipende dalla macchina,
partiamo dal presupposto: la migliore macchina in commercio, es. per metalli

realizzo un bullone in stampa 3D
e ne realizzo uno in maniera tradizionale

sono uguali dal punto di vista delle caratteristiche meccaniche ?
trazione, taglio, flessione, snervamento, . . .

Con le tecnologie più moderne di prototipazione (polimerizzazione tramite laser di polveri metalliche e altre) si riescono ad ottenere pezzi anche metallici con caratteristiche tali da poter essere utilizzati funzionalmente.
In linea di massima però, per la tecnologia attuale (alla fine una sorta di fusione metallica) si arriva ad ottenere caratteristiche paragonabili a pezzi, appunto, fusi in metallo.
Ma come si sa, ad esempio una biella in acciaio o un pistone in alluminio di caratteristiche molto elevate, vengono stampati, non fusi. Questo perché così durante lo stampaggio (a temperatura più bassa di quella di fusione) le “fibre” interne del metallo vengono indirizzate nel pezzo finito senza essere interrotte e aumentano così la resistenza agli sforzi dell stesso. (Un po’ come si fa nelle costruzioni in composito disponendo le fibre del materiale a seconda degli sforzi).
Quindi, almeno per ora, caratteristiche elevate sì, ma non al livello delle migliori tecnologie tradizionali.

Concordo con Robys , lo stampaggio con polveri metalliche funziona come una micro fusione , quindi la resistenza del pezzo sarà pari a quella ottenuta con le tecniche tradizionali di fusione : considerando il costo delle macchine e il tempo di formazione la stampa metallica sarà indirizzata ad ottenere pezzi molto complessi con una definizione molto alta , paragonabile alla fusione in conchiglia ma senza avere come in questo caso complicazioni di sottosquadri e anime.

in Nuovo Pignone realizzano le pale delle turbine materiele Inconel in stampa 3D le finiture sono un pò grezze poi vengono lucidate a specchio, di preciso non so dire quanto sono sollecitate ma sicuramente lo sono. Tanti pezzi di motori aerei sono stampati 3D

Certo, quello delle pale delle turbine è un settore dove tipicamente la tecnologia tradizionale è la microfusione (che permette di arrivare vicino al pezzo finito senza grosse lavorazioni aggiuntive) quindi se sostituita a pari materiale con prototipazione 3d con sinterizzazione di polveri metalliche con laser, le caratteristiche meccaniche finali del pezzo sono paragonabili, tra le due tecnologie. Le sollecitazioni di questi pezzi sono in realtà molto importanti dal punto di vista termico, più che meccanico (spesso si usa inconel anche per i collettori di scarico di un motore di F1, giusto per fare un esempio).

per avere un'idea del costo di una stampante ?
per sapere su quali valori si viaggia

immagino comunque, che a questo livello, siano macchine
utensili dedicace

Le sollecitazioni di questi pezzi sono in realtà molto importanti dal punto di vista termico, più che meccanico



Prova a calcolare la forza centrifuga che agisce su una paletta di turbina ruotante a 80.000 giri/min .....

80000 RpM ?
Parli della turbina di un turbocompressore per auto?
Se è cosi hai idea di quello che pesa (poco) una paletta di una turbina di questo genere?

Io mi riferivo comunque alle turbine per turbogetto... qui i regimi sono decisamente più contenuti, anche se le dimensioni decisamente più elevate, e in questo caso, il problema degli sforzi meccanici dovuti alla forza centrifuga, viene ridotto facendo le pale cave (oltre che per il raffreddamento interno della pala) il che riduce notevolmente peso e carichi dovuti alla forza centrifuga...
Senza voler entrare troppo nel dettaglio, in quanto a carichi meccanici, ti garantisco che una biella di un motore da moto GP è decisamente messa peggio di una paletta di un motore da turbina anche da turbogetto militare.. dal punto di vista dei carichi termici, invece, la situazione si ribalta..

Per rispondere a gabriele55, ci sono modelli fatti dalla concept laser, mi pare tedesca, (parlando di sinterizzazione di polveri) attorno ai 200.000 euro; vedremo, magari fra un po’ le troverai su aliexpress..
Però il problema è poi andare a trovare le polveri di base, e magari cercare di non respirarle, perché non fanno molto bene alla salute.

grazie Robys della risposta,
come detto la mia domanda era finalizzata ad avere
un primo parametro sul costo,

anche se immagino ci siano altre macchine correlate

Credo che, anche qui, i prezzi scenderanno; mi ricordo le prime stampanti 3D (a filo di nylon) che avevamo 15-20 anni fa in Ducati, dove lavoravo ai tempi, costavano dai 50.000 euro in su; se le paragoni ai prezzi attuali di macchine superiori, sempre a filo in materiale sintetico, vien da sorridere. Penso che però sulla sinterizzazione laser, data appunto la gestione del laser, i prezzi non diventeranno comunque, almeno a breve, abbordabili dal punto di vista hobbistico (basta vedere come la tecnologia taglio laser, rimanga comunque costosa, sempre pensando all’hobbista). E resterà poi come dicevo, il problema delle polveri, decisamente problematiche da gestire.

grazie ancora Robys,
la mia domanda non era per il mondo hobbistico,
ma per mia conoscenza, perché tanti parlano di stampa 3d e sembra
che possano realizzare tutto, anche con stampanti da due lire

hp visto pezzi eccellenti fatti per auto da corsa, alcuni strani come realizzazione fatti in piu' parti ,parti stampate a laser e altre dal pieno e poi saldati assieme a tig.
le polveri vengono riutilizzate, tutto pare debba esser pulitissimo usano le mascherine, guanti, cuffietta e pure copri-calzature costo macchina e elettricita' a parte costa piu' che fresare dal pieno ma ovviamente si fan pezzi impossibili con altre tcniche.
40 anni fa' o piu' esistevano delle stampanti 3d strane per prototipazione rapida per pezzi non funzionali mi sembra fatti con una specie di resina ne esistevano meno di dieci al mondo e avevano prezzi pazzeschi, oggi stampare 3d in plastica con buona resistenza meccanica e' alla portata di tutti, in funzione di quanto sara' importante e quale sia l'abbatimento costi tempi ed ecologia del processo potremmo in pochi anni stampare metalli in 3d con costi piu' bassi di lvorazioni dal pieno o fusioni magari anche per produzioni di serie.
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