STAMPA 3D NEL MOTORE A 2T

Quando parliamo di nuove tecnologie e nuovi limiti costruttivi, ci riferiamo in particolare alle tecnologie additive, più comunemente chiamate in generale stampa in 3d, che ormai tutti pensano di conoscere ma scoprirai che, probabilmente, non la sapevi poi tutta. Infatti, le stampe 3d più utilizzate in questo settore a livello professionale sono diverse, e non hanno nulla a che vedere con le stampanti che si possono avere in casa. Per avere una conoscenza completa, vi parliamo oggi di 5 tipologie di stampa 3D e come hanno rivoluzionato questo settore.

Qui vediamo quelle da noi utilizzate e tutti i loro aspetti passando dalla cera alla sabbia... fino al titanio. Prima però voglio parlare di alcuni vantaggi altrettanto importanti oltre a quelli tecnici di ciascuna categoria che riguardano la stampa 3d in generale: nuovi limiti costruttivi e nuove tempistiche di sviluppo. 

Nuove forme e geometrie realizzabili:

Bensì in qualche modo si è sempre realizzato tutto e gli artisti artigiani della vecchia scuola avevano abilità manuali medie tali da far invidiare e solo sognare le nuove generazioni, i prodotti commerciali si sono sempre dovuti produrre in serie, così da poter abbassare i costi. Che si trattasse di cilindri, carter, collettori, carburatori o pacchi lamellari tutte le parti complesse di metallo erano/sono realizzate fino ad OGGI (noi siamo nel futuro man mano arrivano tutti) da STAMPI. Gli stampi, realizzati in vari materiali ma solitamente per la maggior parte dei pezzi in questione in metallo, sono a loro volta realizzati ora tramite asportazione di materiale a cnc, o costruiti a mano, con legno, metallo e resine fino a qualche decennio fa, e per qualcuno ancora oggi. (anche gli stampi a loro volta oggi sono sempre di più realizzati tramite stampa 3d in tutti i settori dell'industria)

Lo stampo necessita di sformare e non permette quindi di creare oggetti cavi ermetici, di creare strutture reticolari, superifici concave e convesse su più assi...anche lo stesso guidaflussi della nostra hompage sarebbe praticamente impossibile o molto complesso da realizzare tramite stampaggio ad iniezione classico a causa della difficoltà nello sformo.

Gli stampi per fusione in conchiglia o iniezione, possono costare facilmente centinaia di migliaia di euro, rendendo impossibile creare dei prototipi da testare se non a mano, e quindi con tempistiche lunghissime.

Il secondo vantaggio FONDAMENTALE è infatti il tempo nel quale è possibile realizzare e testare un componente, basta aggiornare il disegno e stampare l'oggetto una seconda volta per poi montarlo e testarlo, potendolo rifare quante volte vuoi in relativamente poco tempo, pochissimo rispetto alle tecnologie tradizionali.

Vediamo ora 5 utilizzi diversi della stampa 3d nel motore a 2t

-Stampa 3d in metallo cinese:

Questa tecnologia sta oggi sostituendo il lavoro di macchinari cnc a 5 assi, adatto a tutti i piccoli e medi particolari, permette di creare componenti con un rapporto robustezza peso senza precedenti. Utilizzata per realizzare anche interi motori, permette di realizzare geometrie complesse con una vasta offerta di materiali, tra cui L'alsi 10, una lega di alluminio adatta alla realizzazione della maggior parte di componenti motore, compresi i cilindri. Il materiale ottenuto non ha bisogno di altri trattamenti, ed ha in generale caratteristiche meccaniche paragonabili ad un pezzo ricavato dal pieno o fuso.   

costo macchina

costo parti

impieghi

-stampa 3d anime silicee in sabbia 

Conosciuta più comunemente come fusione in rapid prototyping, è sicuramente stata una rivoluzione nella costruzione dei cilindri per motori a 2t in particolare e di tutti i componenti meccanici fusi, soprattutto quelli ad alte prestazioni.

Non c'è azienda che faccia sviluppo sui cilindri oggi, che non utilizza questa tecnologia, per realizzare i prototipi o piccole serie, i vantaggi sono troppo grandi. Infatti permette di creare anime in sabbia monolitiche senza limiti di forma dal semplice disegno. Prima di questa tecnologia le anime erano create da tanti pezzi ottenuti da controstampi complessi successivamente incollati tra loro...l'incollaggio è sempre impreciso e le forme ottenibili da controstampo molto limitati, costi prototipi e tempistiche ridotti in maniera sostanziale, precisione, ripetitibilità e possibilità elevatessime. Queste tecnologie hanno così tanti vantaggi e sono così giovani, che è ovvio che rappresentino l'eccellenza in questo e in molti altri settori del futuro. Non dobbiamo farci spaventare dai costi, ma diventare maestri di queste tecnologie perché in pochi anni avranno dei prezzi competitivi anche su grandi produzioni. Già oggi parlando di anime interne se sono meno di 100 cilindri non è conveniente per un'azienda realizzare i controstampi soprattutto per chi cerca prestazioni elevate e precisione. Un  cilindro fuso in proto rapido costa meno di un cilindro stampato 3d in metallo, ma ha bisogno di più lavoro e più tempo.

Può essere utilizzato sia per l'interno che per l'esterno, ma quest'ultimo può anche essere creato tramite sistema classico con un modello stampato in 3d con tecnologia FDM o SLA, presentato di seguito.

FDM e SLA

Con nomi che sembrano malattie, sono le stampe 3d più conosciute ed utilizzate, ormai tutti abbiamo un amico che ne ha una in casa, per questo non sto a parlare ma vi spiego solo dove come e perché la utilizziamo.

La resina è sicuramente quella che usiamo meno spesso, a causa delle caratteristiche meccaniche "scarsine" e dall'elevato costo di materiali tecnici ricercati, come vantaggi ha sicuramente il miglior dettaglio e la miglior finitura tra le stampe 3d. Può essere usato per stampi, modelli dimostrativi o inserti non sottoposti a sforzi meccanici tipo guidaflussi, facendo attenzione ad utilizzare materiali a catalizzatori adatti al contatto con oli, idrocarburi e temperatura di esercizio. 

L'fdm ha invece tantissimi materiali plastici o meccanicamente simili, è senza dubbio la stampa 3d più economica, ed ha generalmente caratteristiche meccaniche migliori della sla, con però una finitura superficiale molto inferiore ed anche il dettaglio.

Nessun materiale classico per queste stampanti è adatto all'utilizzo prolungato a contatto con la benzina o alte temperature, i materiali tecnici adatti sono molto costosi e difficili da stampare, per questo la utilizziamo solo per realizzare dei campioni per testare le misure in fretta oppure per creare modelli da fonderia economici anche di grandi dimensioni.

Fa eccezione il gommotto in tpu dentro ai nostri collettori, quello è al momento l'unico componente in fdm che pensa possa funzionare, anche data la semplicità nel cambiarlo in caso degradasse negli anni e il costo contenuto. Consigliamo per esperienza di stare alla larga da collettori realizzati in tpu fdm.

Oltre alle difficoltà di stampa dei materiali prestazionali questa stampa è molto limitata dalla necessità di supporti che generano spesso zone di bassa qualità a seconda della forma che stiamo stampando.

tabella:

pro-contro

SLS e MJF

I difetti della stampa a resina e fdm, sono interamente risolti dalle stampanti sls ed mjf.

mjf è un marchio hp, che sono leader nella produzione di stampanti di questa tipologia.

Queste stampanti lavorano per solidificazione di strati di polveri polimeriche termoplastiche, tipo quella per la sabbia, è grazie a ciò che non necessitano supporti, ed hanno una precisione geometrica e dimensionale elevata, un ottimo dettaglio e una finitura superficiale ottima e  superiore ad una fusione. È possibile stampare diversi materiali, ed essendo una stampa dedicata all'industria hanno tutte caratteristiche tecniche notevoli e differenti in base all'utilizzo come il polipropilene il nylon e il poliuretano. Il costo purtroppo è elevato, soprattutto la macchina, ha un costo che supera abbondantemente il mezzo milione di euro, ma è senza dubbio la miglior tecnologia di stampa 3d non metallica per applicazioni meccaniche. Questa è proprio la tecnologia con cui realizziamo i nostri collettori e pacchi lamellari! Per questo utilizziamo il nylon pa12 esclusivamente stampato ad alta risoluzione su hp mjf. Dopo di noi, è stata poi sempre più utilizzata anche in Italia da vari produttori di componenti aftermarket per kit di aspirazione, ma è anche usata per carter di copertura, cuffie di raffreddamento, giranti, case, pulegge, boccole e tanto altro.

stampa 3d e fusione a cera persa:

Per ultimo ma non decisamente per importanza, la stampa 3d oggi è in grado di produrre modelli in cera o materiali con caratteristiche simili. Le tecniche sono sla (solo con macchinari industriali) o fdm. Questi modelli possono essere utilizzati, come nella realizzazione di gioielli, per realizzare delle fusioni di cilindri, carter o altro. Il modello viene inglobato in un guscio di gesso refrattario, che si solidifica. La cera viene sciolta ed il gesso viene utilizzato per colare l'alluminio. Questa tecnica permette fusioni liscissime, ma non è semplice da padroneggiare e poche fonderie sono attrezzate per farla, per questo, ci siamo specializzati nell'uso del rapid prototyping, che è più semplice ma soprattutto affidabile, per non rischiare di avere impurità all'interno del materiale e permette di fare più cose. Si possono utilizzare anche altri materiali per questa tecnologia, ed è una tecnica a volte usata dagli appassionati che vogliono realizzarsi un cilindro da soli grazie ai costi contenuti del materiale.