UN NUOVO PARADIGMA PER LA PRODUZIONE DI STAMPI IN AUTOCLAVE: IMPATTO E VANTAGGI DELLA STAMPA 3D DI GRANDE FORMATO

Nel campo della manifattura avanzata, l'integrazione della stampa 3D di grande formato alle altre tecnologie più tradizionali è in grado di ridefinire i processi produttivi. Questo cambio di paradigma è diventato sempre più reale per la realizzazione di tool e stampi, maschere e attrezzatture a supporto della produzione industriale. In particolare, l'impiego di stampanti 3D industriali capaci di processare materiali compositi e di estrudere in poche ore stampi per autoclave, garantendo le prestazioni tecniche e funzionali dei componenti, svolge un ruolo cruciale nella diffusione della tecnologia Large Format Additive Manufacturing in settori avanzati come aerospaziale, automobilistico e in altre industrie caratterizzate da elevati standard qualitativi. Questo approccio innovativo sta rivoluzionando il modo in cui vengono creati gli stampi, offrendo una serie di vantaggi che incidono positivamente sull'efficienza, la sostenibilità e la flessibilità della progettazione e produzione industriale.

In questo scenario, Caracol ha sviluppato un progetto assieme a due aziende svizzere, Connova e Formbar, per introdurre la tecnologia LFAM nel processo produttivo di parti finite in materiale composito, come il musetto di un drone. Utilizzando il proprio sistema di stampa 3D, Heron AM, Caracol ha realizzato lo stampo per la laminazione pre-preg in autoclave di questo componente in fibra di carbonio. Partendo dal file 3D fornito da Connova, il team Caracol di ingegneri dedicati alle applicazioni avanzate ha ottimizzato la parte per la produzione in Additive Manufacturing e ha definito la migliore strategia di slicing del sistema. Heron AM 400, equipaggiato con la testa di estrusione High Flow (HF), ha stampato due parti monolitiche, del peso di 130 kg ciascuna, in 15 ore per parte. Grazie all'estrusione di un materiale composito ad alte prestazioni come il DAHLTRAM® C-250 CF (policarbonato caricato con fibra di carbonio), lo stampo è in grado di resistere a processi in autoclave ad alta temperatura (circa 135°C) e ad una pressione massima di 6 bar.

Dopo la produzione dello stampo, la superficie di lavorazione è stata lavorata meccanicamente da Formbar, utilizzando una macchina CNC a 5 assi per garantire i requisiti e le tolleranze aerospaziali, ottenendo una rugosità superficiale di 0,8 μm e una tolleranza dimensionale di ±0,1 mm. La collaborazione tra Connova e il team Caracol di progettazione e ingegnerizzazione ha permesso di ottenere un allineamento ottimale tra il disegno CAD e la parte stampata; la fase di post-produzione gestita da Formbar ha completato il ciclo di produzione, consegnando lo stampo pronto all'uso. Il musetto del drone, dunque, è stato laminato su questo stampo con il processo di pre-impregnazione in autoclave. Per Connova Group si tratta della prima parte finita in fibra di carbonio realizzata a partire da uno stampo prodotto in 3D, significativo per validare l'efficacia e i vantaggi reali della tecnologia LFAM di Caracol, in un'ottica di integrazione nei propri processi produttivi.

I dati e i vantaggi principali del progetto:

• TECNOLOGIE: sistema di manifattura additiva di grande formato a 6 assi Heron AM con estrusore HF, per la stampa 3D del componente; macchina CNC a 5 assi, per la post-produzione del componente.
• MATERIALE: DAHLTRAM C-250 CF (PC 20CF)
• DIMENSIONI E PESO COMPONENTE: 1100 x 1100 x 900 mm, 260 kg/pezzo
• DIMENSIONE DELL'UGELLO DI STAMPA 3D: 12 mm
• TEMPO DI STAMPA 3D: 30 ore

Utilizzando la stampante 3D industriale Heron AM 400 HF di Caracol per la produzione e la supply chain di questo stampo di laminazione aerospaziale, Connova ha beneficiato di:

• PESO DEL COMPONENTE RIDOTTO DEL 50%
• MATERIALI IMPIEGATI RIDOTTI DEL 40%
• TEMPI DI CONSEGNA DEL COMPONENTE RIDOTTI DEL 50%
• CONTENIMENTO DEI COSTI COMPLESSIVI DEL 30%
• OTTIMIZZAZIONE DEL PROCESSO: un solo ciclo produttivo per ogni singolo pezzo monolitico ha evitato successivi lavori manuale di incollaggio di pannelli o blocchi di resina.