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La manifattura additiva e la stampa 3D sono processi all’avanguardia che rivoluzionano il modo in cui concepiamo e produciamo componenti industriali. Una delle fasi cruciali di questo processo innovativo è la scansione 3D, un elemento determinante per garantire la qualità e la conformità delle parti prodotte.
La scansione 3D e l’analisi tramite software specializzati non sono solo strumenti di verifica dimensionale, ma svolgono un ruolo chiave nell’identificare eventuali non conformità.
Queste possono derivare da variazioni comportamentali delle tecnologie di stampa o delle caratteristiche dei materiali utilizzati.
I sistemi di acquisizione 3D presso Prosilas si distinguono per la loro elevatissima risoluzione, in grado di ricostruire dettagli che sfuggono all’occhio umano.
Questa tecnologia avanzata, unita all’esperienza dei nostri professionisti, ci consente di garantire standard qualitativi elevati in tutte le nostre produzioni.
L’utilizzo di una tecnologia di scansione 3D a luce strutturata ci consente di acquisire con precisione geometrie di piccole e grandi dimensioni, con risoluzioni notevoli. Questi sistemi ci abilitano anche nel campo del reverse engineering, consentendoci di acquisire dati da componenti esistenti e generare nuove progettazioni.
Grazie al nostro personale qualificato, possiamo eseguire scansioni 3D su geometrie fisiche, creando nuove basi matematiche utili per una progettazione avanzata o la produzione tramite le nostre tecnologie additive SLS – Selective Laser Sintering.
Controllo Dimensionale e Certificazioni di Qualità
Presso Prosilas, tutti i processi di acquisizione, analisi e stampa 3D sono condotti internamente secondo processi certificati. Ciò garantisce i massimi standard qualitativi sulle nostre produzioni. Il controllo dimensionale è parte integrante di questo approccio, assicurando la precisione e la coerenza delle componenti prodotte.
Il presente articolo illustra un caso studio di successo nato dalla collaborazione tra Prosilas, azienda leader nella stampa 3D, e DUEPì automazioni Srl, azienda specializzata nella progettazione e produzione di automazioni industriali.
L’obiettivo comune? Sfruttare le potenzialità della stampa 3D in PA2200 per realizzare stampi in tempi brevi e costi contenuti, rivoluzionando il processo di produzione di componenti in silicone.
Le due aziende hanno collaborato alla realizzazione di stampi in PA2200 mediante la tecnologia di sinterizzazione laser selettiva (SLS). La scelta del PA2200 come materiale di stampa è ricaduta sulle sue eccellenti proprietà meccaniche e chimiche, unite alla biocompatibilità (certificata secondo EN ISO 10993-1 e USP/level VI/121°C).
DUEPì ha curato la progettazione del design delle geometrie degli stampi, mentre Prosilas ha provveduto alla loro stampa 3D con tecnologia SLS.
La sinergia tra le due aziende ha permesso di ottimizzare la matematica degli stampi, abbattendo drasticamente tempi e costi di produzione.
Le stampanti 3D industriali di Prosilas, basate sulla tecnologia SLS, garantiscono la realizzazione di parti singole e lotti di produzione di prodotti pronti all’uso.
La sinterizzazione laser su polveri polimeriche rappresenta ad oggi la soluzione più performante per la produzione di applicazioni industriali.
Il PA2200, o poliammide 12, rappresenta una scelta d’eccellenza tra i materiali di stampa 3D. Le sue caratteristiche lo rendono un materiale versatile e performante, adatto a una vasta gamma di applicazioni.
Il PA2200 vanta un’elevata resistenza meccanica e chimica, che lo rende ideale per la realizzazione di componenti robusti e resistenti a urti, usura e trazione. La sua rigidità e tenacità lo rendono adatto a sopportare carichi elevati e all’utilizzo in diversi ambienti industriali.
La biocompatibilità del PA2200, certificata secondo le normative EN ISO 10993-1 e USP/level VI/121°C, lo rende sicuro per il contatto con il corpo umano. Questo lo rende un materiale ideale per la produzione di componenti medicali e alimentari, dove la sicurezza e l’igiene sono requisiti fondamentali.
La versatilità del PA2200 si estende anche alla stampa 3D. Il materiale può essere utilizzato per la stampa di geometrie complesse e intricate, offrendo un’alta risoluzione e una finitura superficiale di pregio. La possibilità di stampare in una varietà di colori amplia ulteriormente le possibilità creative e applicative.
La stampa 3D di stampi in PA2200 offre una serie di vantaggi significativi rispetto alle tecnologie tradizionali. Innanzitutto, permette di ridurre drasticamente i costi di produzione, fino al -180% rispetto a lavorazioni CNC o vacuum casting. Questo grazie all’ottimizzazione della matematica degli stampi e alla riduzione degli sprechi di materiale.
In secondo luogo, la stampa 3D consente di realizzare stampi in tempi nettamente inferiori rispetto alle tecnologie tradizionali. La rapidità di produzione permette di realizzare prototipi e prodotti finiti in tempi brevi, garantendo una maggiore flessibilità e reattività alle esigenze del mercato.
Flessibilità progettuale e sostenibilità
La stampa 3D in PA2200 offre un’ampia libertà di progettazione, permettendo di realizzare geometrie complesse e personalizzate. Questo si traduce in stampi ottimizzati per la specifica applicazione, con la possibilità di integrare diverse funzionalità in un unico stampo.
Inoltre, la stampa 3D in PA2200 si inserisce in una prospettiva di sostenibilità, grazie alla riduzione degli sprechi di materiale e alla produzione di componenti leggeri e resistenti.
Le tecnologie di manifattura additiva e stampa 3D stanno emergendo come alternative efficaci ai tradizionali sistemi industriali CNC.
Nel seguente caso studio, esploreremo come l’utilizzo dei nostri sistemi di stampa 3D SLS (Selective Laser Sintering) ha permesso di ridisegnare e migliorare le performance di un’applicazione industriale.
L’obiettivo era progettare un nuovo componente di presa e movimentazione basato sul principio del piano aspirante con camere di vuoto differenziato, destinato al settore delle macchine automatiche.
Durante il processo di sviluppo, ci siamo posti diversi obiettivi, tra cui migliorare le prestazioni produttive della linea automatizzata, alleggerire il componente, ridurre le criticità di assemblaggio e abbreviare i tempi di introduzione sul mercato.
Abbiamo adottato i principi del design per manifattura additiva e stampa 3D, concentrandoci sull’ottimizzazione della geometria convenzionale. Questo approccio ci ha consentito di sfruttare appieno le potenzialità dei sistemi 3D SLS, ottenendo soluzioni innovative e impossibili da realizzare con le tecniche tradizionali.
Nel corso del processo di ridisegno dell’applicazione, abbiamo conseguito risultati significativi, tra cui l’ottimizzazione dei flussi dei canali integrati per la depressione dell’aria, l’alleggerimento del componente mantenendo intatte le sue proprietà meccaniche, l’eliminazione di due punti di presa di depressione, e l’integrazione di inserti metallici filettati.
La stampa dell’applicazione è stata affidata alle macchine di Sinterizzazione Laser Selettiva di Prosilas.
Durante il processo, sono stati impiegati materiali avanzati come la poliammide PA2200 (biocompatibile secondo le normative EN ISO 10993-1 e USP/level VI/121°C, approvato per il contatto con alimenti) e poliammidi rinforzate (ad esempio, alumide, PA12GF , PA2210 FR…).
E’ possibile scegliere il materiale di stampa ottimale per ogni necessità.
Attraverso un meticoloso processo di ridisegno e ottimizzazione, la stampa 3D SLS ha consentito una drastica riduzione del peso del componente, mantenendo al contempo l’integrità strutturale e le prestazioni richieste. Questa leggerezza apre nuove possibilità in termini di efficienza energetica e prestazioni dinamiche.
La libertà di progettazione offerta dalla stampa 3D SLS ha permesso la realizzazione di geometrie complesse, ottimizzate per migliorare le performance fluidodinamiche del componente. Questa capacità di creare forme intricate e funzionali ha rivoluzionato il modo in cui concepiamo e implementiamo soluzioni ingegneristiche.
Uno dei tratti distintivi della stampa 3D SLS è la possibilità di consolidare diverse parti complesse in un’unica struttura monolitica. Questo non solo riduce il numero totale di componenti nel sistema, semplificando l’assemblaggio, ma contribuisce anche a una maggiore efficienza e durata complessiva.
La stampa 3D SLS ha permesso di eliminare la necessità di guarnizioni complesse, semplificando l’architettura del componente e migliorando l’affidabilità complessiva. L’interfaccia di collegamento al macchinario è stata ottimizzata, riducendo punti di presa e migliorando l’integrazione complessiva nella linea automatizzata.
Grazie all’adozione della stampa 3D SLS, si è verificato un miglioramento significativo delle prestazioni complessive della linea automatizzata.
Inoltre, i tempi di fornitura sono notevolmente ridotti rispetto alle tradizionali lavorazioni meccaniche, consentendo una maggiore flessibilità e reattività nel contesto industriale.
L’evoluzione verso la stampa 3D SLS ha dimostrato di essere una scelta strategica, ridefinendo i paradigmi dell’ingegneria e produzione industriale attraverso l’innovazione continua e l’ottimizzazione senza precedenti.
Nel 2017 Prosilas, già azienda leader nella manifattura additiva, riceve una richiesta da parte di una ricercatore dell’Ospedale Bambin Gesù di Roma per la realizzazione di uno stent in policaprolattone.
Credendo fermamente nel progetto, l’azienda decide di investire in ricerca e sviluppo e, dopo due anni di sperimentazioni produce – in soli 6 mesi dalle prime prove – il primo stent biocompatibile e riassorbibile, rendendo possibile il primo trapianto di un bronco 3d in Europa.
Prosilas nasce a Civitanova Marche nel 2003 come azienda che offre servizi di prototipazione rapida tramite l’utilizzo di tecnologie additive e stampa 3d.
E’ attiva nei settori automotive, motorsports, aeronautico, medicale, calzaturiero e industriale.
Il suo apparato produttivo conta oltre 10 sistemi di manifattura additiva con tecnologie SLS ed SLA (Stereolitography).
All’interno dell’azienda sono presenti un reparto di progettazione ed ottimizzazione pre-processo, un’area dedicata ai trattamenti post-processo estetici e funzionali, una stazione metrologica per il controllo qualità e un’area dedicata alla ricerca e allo sviluppo.
Un “corpus” creativo che la rende in grado di fornire una serie di servizi a 360 gradi, un vero e proprio alleato di produzione.
Prosilas è parte del gruppo Prototal Industries.
La Broncomalacia è una malattia relativamente rara. Consiste in un’anomalia a carico delle grandi vie respiratorie congenita o acquisita. Coinvolge più frequentemente il bronco principale di sinistra e si manifesta con un cedimento o restringimento degli anelli cartilaginei che supportano la parete bronchiale impedendo il normale flusso dell’aria nel polmone e, nei casi più severi, rendendo i pazienti incapaci di respirare autonomamente.
Ne era affetto un bambino di 5 anni per il quale i medici del Bambin Gesù di Roma stavano cercando un modo per salvargli la vita senza dover dipendere per sempre da un respiratore.
Il bronco del bambino era schiacciato tra l’arteria polmonare sinistra e l’aorta toracica discendente. Questa compressione aveva generato il restringimento del condotto respiratorio e il cedimento degli anelli di cartilagine che sostengono la parete del bronco.
Il problema fondamentale era costituito dal materiale e dalla forma degli stent che solitamente sono metallici e vengono impiantati internamente agli organi cavi. C’era bisogno, infatti, di uno stent che potesse fare da struttura esterna, che sostenesse le parete bronchiale e le permettesse di rigenerarsi. Doveva, inoltre, crescere col corpo del bambino – senza spezzarsi né provocare emorragie – essere riassorbibile e agevolare la respirazione.
Da qui la richiesta dei ricercatori a tutte le aziende europee che si occupano di stampa 3d per la realizzazione di un bronco biocompatibile, richiesta che nessuna delle aziende contattate era in grado di accogliere.
“Nel 2017 ricevemmo la prima richiesta di realizzazione di uno stent in policaprolattone da parte di un ricercatore del Bambino Gesù di Roma. Fino a quel momento non avevamo mai sentito parlare di Policaprolattone. Credendo nel progetto, decidemmo di investire in ricerca e sviluppo lavorando sulle proprietà del materiale ed acquistando un nuovo macchinario interamente dedicato al progetto”, racconta Vanna Menco, CEO dell’azienda, perché«ci rendevamo conto che eravamo di fronte ad una cosa talmente straordinaria che valeva la pena provare”.
Lo stent è stato realizzato combinando idrossiapatite – già materiale elettivo per la realizzazione di dispositivi destinati alla rigenerazione ossea- e policaprolattone, un polimero biocompatibile e completamente bioassimilabile nel giro di un paio di anni che, prima d’ora non era mai stato stampato in 3d.
La realizzazione dello stent è il risultato di un lavoro che ha coinvolto diversi attori nel processo di manifattura additiva, consentendo di passare dall’idea alla realizzazione dello stesso in soli 6 mesi.
Le geometrie sono state realizzate partendo dalle immagini bidimensionali (TAC) realizzate nel Dipartimento di Diagnostica per Immagini dal dott. Aurelio Secinaro e poi rielaborate dal dott. Luca Borro dell’Unità di Innovazione e Percorsi Clinici.
Per i test di resistenza meccanica ci si è avvalsi della collaborazione con l’Università di Modena e Reggio Emilia e sono state necessarie numerose sperimentazioni, soprattutto in termini di sterilizzazione del dispositivo.
«La geometria permette sia alle cellule di non precipitare sul fondo e morire, sia di guidare la loro proliferazione e crescita» Vanna Menco, CEO Prosilas
La realizzazione dello stent con tecnologie di manifattura additiva è un chiaro esempio dell’evoluzione stessa delle tecnologie di stampa 3D tradizionali nella cosiddetta stampa 4D o bioprinting.
Alle tre dimensioni infatti si aggiunge una quarta dimensione a rappresentare la trasformazione nel tempo dei materiali.
Un’ evoluzione tanto avvincente quanto complessa che non può che rappresentare un passaggio fisiologico di chi ha creduto ed operato nel settore dell’additive manufacturing fin dagli albori.
L’ esperienza e la determinazione di Vanna e Giulio Menco e di tutto lo staff di Prosilas, sono stati fondamentali per la buona riuscita del progetto che proietta l’Italia tra i leader mondiali del settore.
«I dispositivi 3D realizzati con materiale riassorbibile, destinati a scomparire e ad assolvere la loro funzione in maniera poco traumatica, rappresentano la nuova frontiera della chirurgia delle vie aree in età pediatrica» spiega il cardiochirurgo Adriano Carotti. «Presto potranno sostituire completamente gli stent di silicone, facilmente dislocabili, e gli stent metallici che, una volta inglobati nella parete della via aerea, non sono più rimovibili e possono interferire con la crescita dell’apparato respiratorio del bambino. Il “bronco” 3D impiantato sul nostro piccolo paziente, invece, scomparirà dall’organismo nel giro di un paio d’anni. È ragionevole pensare che, nel frattempo, avrà indotto la generazione di una reazione fibrosa peribronchiale che in qualche modo “sostituirà” la funzione della cartilagine rovinata: il bronco sarà così in grado di sostenersi da solo e avrà la possibilità di svilupparsi e di continuare a crescere».
L’intervento è stato eseguito il 14 ottobre 2019 dal dott. Adriano Carotti, responsabile dell’Unità di Funzione di Cardiochirurgia Complessa con Tecniche Innovative, , in collaborazione con i chirurghi delle vie aeree del Laryngo-Tracheal Team, diretto dal dott. Sergio Bottero.
L’impianto nel bambino è stato possibile grazie all’autorizzazione da parte del Ministero della Salute all’uso compassionevole e Prosilas ha realizzato il dispositivo pro bono.
Il bambino è potuto tornare a casa a un mese dall’intervento e avrà una vita normale.
Conclude Vanna Menco: “ E’ stata una bella sfida che siamo contenti di aver vinto per quello che c’era in gioco: la vita di un bambino… Rendiamo disponibile al mondo del medicale le nostre esperienze ed il nostro processo affinché possano essere uno strumento utile a migliorare la vita di altre persone”.
Il Sole 24 Ore – Prosilas cresce con stampi in 3D nel settore biomedico di Michele Romano – 25/7/19
3D4Growth – Prosilas: ritorno alla vita grazie alle tecnologie di Additive Manufacturing di Francesco Puzzello – 3/12/19
Ospedale Bambino Gesù – Blog – Impiantato primo “bronco” 3D su bimbo di 5 anni – 3/12/19
Ansa.it – Bronco riassorbibile in 3D restituisce il respiro a un bambino di 5 anni – di Silvana Logozzo 3/12/19
Rai News – Bronco riassorbibile in 3D ridà il respiro a un bimbo – 3/12/19
Cronache Maceratesi – Bronco in 3D salva la vita ad un bambino – 3/12/ 19 di Laura Boccanera
TGcom24 – Bambino Gesù, bronco riassorbibile in 3D ridà il respiro a un bimbo – 3/12/19
01Health – Stent biocompatibile stampato in 3D per un bambino– 9/12/19
“Continueremo a lavorare allo sviluppo di questo tipo di applicazioni cercando di stimolare la comunità scientifica ad un maggiore uso di materiali e tecnologie di manifattura additiva, rendiamo disponibile al mondo del Medicale le nostre esperienze ed il nostro processo affinché possano essere uno strumento utile a migliorare la vita di altre persone”
Prosilas ha utilizzato le potenzialità della manifattura additiva per progettare e stampare in 3D un serbatoio in PA2200 prototipale e funzionale destinato a test di laboratorio o collaudi.
Questo serbatoio è progettato per contenere liquidi corrosivi come benzina, gasolio, liquido glicole-etilenico, liquido freni e ATF.
Il PA2200 è un materiale di stampa 3D noto come Nylon, utilizzato con la tecnologia SLS.
Caratterizzato da eccellenti proprietà meccaniche e chimiche, rispetta gli standard biocompatibili. Trova impiego in prototipazione industriale, produzione di componenti e dispositivi medici, e nell’industria automobilistica.
La sua versatilità nella stampa SLS lo rende adatto alla produzione in serie. Le parti stampate possono subire varie finiture, come metallizzazione e verniciatura.
Per garantire un finishing funzionale personalizzato, Prosilas ha implementato un trattamento superficiale impermeabilizzante.
Questo trattamento è stato sviluppato per sigillare le microporosità del poliammide, eliminando il rilascio di particelle di polvere comunemente associato ai manufatti SLS, senza alterare pesi e dimensioni.
Dopo la completa validazione del processo e l’ottimizzazione del trattamento superficiale, l’applicazione è entrata in produzione, consentendo la realizzazione la realizzazione di un intero lotto di serbatoi.
Grazie alle tecnologie avanzate di additive manufacturing e ai nuovi materiali, Prosilas ha conseguito la realizzazione di un prodotto “as-built” , cioè pronto per l’uso, senza compromettere gli aspetti funzionali.
L’adozione della tecnologia SLS (Selective Laser Sintering) ha permesso la creazione di parti complesse senza supporti di stampa, contribuendo a velocizzare i tempi e a ridurre i costi di produzione. Il processo produttivo è stato attentamente ottimizzato per adattarsi alle geometrie della parte e alle lavorazioni post-processo necessarie per garantire l’impermeabilizzazione del prodotto finito.
Questo innovativo serbatoio, sviluppato presso la sede di Civitanova Marche, è stato progettato considerando le esigenze specifiche dei settori auto, motocicli, ciclomotori, veicoli pesanti, veicoli per trasporto pesante e macchine agricole.
Il materiale con cui è stato realizzato è il PA2200 o comunemente detto poliammide; serbatoi e applicazioni di questo tipo si possono ottenere anche in Alumide, PA12 GF, PA2210 FR.
Inoltre forniamo finiture personalizzate per ogni tipo di richiesta specifica del cliente.
Gli obiettivi di questo progetto erano l’impermeabilizzazione, l’eliminazione del rilascio di particelle di polvere e la minimizzazione degli strati di materiale aggiunti (per conservare peso e dimensioni). I vantaggi ottenuti includono una notevole velocità di produzione e un significativo miglioramento delle prestazioni meccaniche, dimostrando la validità della strategia implementata da Prosilas.
La stampa 3D non solo accelera la produzione, ma aggiunge anche flessibilità immediata. Riducendo i tempi di sviluppo, possiamo rispondere rapidamente alle esigenze del cliente. La produzione just-in-time elimina le attese per stampi costosi, migliorando l’efficienza complessiva.
Gli aggiornamenti del prodotto sono rapidi e si adattano prontamente ai feedback del cliente. La produzione on-demand riduce gli sprechi e ottimizza gli inventari. Inoltre, la possibilità di personalizzazione in tempo reale consente una produzione allineata alle esigenze del mercato.
Le soluzioni offerte e la rapidità di esecuzione hanno orientato la scelta verso la produzione in serie.
Questo risultato è motivo di orgoglio per noi: sottolinea l’efficacia delle nostre proposte e la capacità nel soddisfare le esigenze del cliente con efficienza e tempestività.
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