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Tpu: un materiale flessibile per l’industria

Tpu: un materiale flessibile per l’industria

TPU: Un Materiale versatile capace di soddisfare molte applicazioni industriali

Il TPU (Poliuretano Termoplastico) rappresenta un elemento fondamentale nella produzione industriale con tecnologie additive, soprattutto quando si tratta di applicazioni in stampa 3D SLS.

In Prosilas, siamo orgogliosi di lavorare con il TPU88A di BASF Forward AM, offrendo soluzioni nelle colorazioni bianco e nero, e aprendo le porte a una vasta gamma di applicazioni industriali.

Caratteristiche del TPU 88A

Il TPU è un materiale che emula la gomma, ed è ampiamente apprezzato per la sua flessibilità, resistenza ed elasticità.

La sua lavorabilità consente la creazione di parti con eccezionali proprietà meccaniche, rendendolo ideale non solo per prototipi ma anche per produzioni in serie.

Collaborazione Produttiva con BASF Forward AM

La collaborazione tra Prosilas e BASF Forward AM ha portato a risultati significativi, come la Skeleton Sole per Philipp Plein, il caso studio Lube Volley e la validazione delle strutture lattice stampate in Ultrasint® TPU88A per il software Ultrasim®.

Questi progetti testimoniano l’impegno per l’innovazione e la sperimentazione in campo industriale.

Proprietà e Applicazioni Industriali del TPU 

 

l poliuretano termoplastico (TPU) non è solo ideale per prototipi, ma si presta anche perfettamente per la produzione in serie con le tecnologie SLS.
  • Automotive

Il TPU eccelle nella resistenza e rigidità, rendendolo ideale per applicazioni che richiedono una struttura robusta e durevole. Nell’industria automobilistica, viene impiegato per componenti quali guarnizioni, tubi e posaggi,  dove la solidità e l’integrità sono essenziali per garantire prestazioni ottimali nel tempo.

  • Industria 

La sua resistenza chimica lo rende prezioso in ambienti esposti ad agenti chimici aggressivi. Nell’industria industriale, troviamo il TPU impiegato in guarnizioni, posaggi e attrezzature per macchinari, dove la resistenza agli agenti chimici è fondamentale per la durata e l’efficienza delle attrezzature.

Il TPU mantiene le sue prestazioni nel tempo, garantendo stabilità e affidabilità anche in condizioni di utilizzo prolungato. Questa caratteristica lo rende particolarmente adatto per applicazioni industriali che richiedono una durata superiore nel tempo, come nel caso di guarnizioni e sigillanti per macchinari industriali.

  • Medicale 

La stampa 3D con TPU consente di ottenere parti con una risoluzione dei dettagli eccezionale, garantendo precisione nelle forme e nei contorni. Questa proprietà è cruciale in settori come l’industria medica, dove la precisione è essenziale per la realizzazione di prototipi e componenti per dispositivi medici come suole correttive e rivestimenti protesici.

La biocompatibilità del TPU lo rende sicuro per il contatto con la pelle, rendendolo ideale per applicazioni mediche come prototipi di dispositivi medici e componenti per dispositivi finali, dove la sicurezza e la compatibilità con il corpo umano sono fondamentali.

  • Sportwear

Grazie alla sua alta resistenza agli impatti, il TPU è ampiamente utilizzato in dispositivi di protezione come caschetti di rimodellamento cranico e attrezzature per l’industria sportiva, garantendo una protezione affidabile e duratura in situazioni di potenziale impatto.

Finiture e post-process

La versatilità del TPU si estende anche alle molteplici finiture applicabili alle parti stampate in 3D.

Tra queste, verniciatura, colorazione, lisciatura chimica e diverse tipologie di coating. Dalla finitura senza trattamento alla lisciatura con vapore chimico, il TPU si adatta alle esigenze estetiche e funzionali delle applicazioni industriali.

Tolleranze progettuali nella stampa 3D

Tolleranze progettuali nella stampa 3D

Tips & Tricks: Cosa sono le tolleranze progettuali?

Esplorando le tolleranze progettuali nella Stampa 3D SLS

 

Le tolleranze di progettuali

Continuiamo il nostro viaggio nel mondo delle tolleranze, questa volta approfondendo il concetto di tolleranze progettuali. 

Cosa sono e come dovrebbero essere gestite? In questa esplorazione, sveleremo il ruolo cruciale delle tolleranze nell’ingegneria, nel design e nella produzione di componenti meccanici.

Il Fondamento delle Tolleranze

L’utilizzo delle tolleranze è una pratica diffusa in molteplici settori, e il loro ruolo diventa particolarmente evidente nell’assicurare l’accoppiamento impeccabile dei componenti. Ma cosa sono esattamente le tolleranze progettuali?

Quando progettiamo o fabbrichiamo un componente, ottenere dimensioni esatte in ogni unità prodotta può essere una sfida. I materiali, soggetti a variazioni di temperatura e altri fattori, possono espandersi o contrarsi. È qui che entrano in gioco le tolleranze, definendo i limiti entro cui una dimensione specifica può variare senza compromettere il funzionamento della parte.

Il nostro contributo 

In Prosilas, la nostra competenza nei processi di lavorazione, nei ritiri e nei materiali ci consente di offrire un contributo prezioso alla fase di progettazione.

I nostri consigli mirati supportano progettisti e designer nell’ottenere risultati ottimali, garantendo il corretto funzionamento delle parti.

 

Gestire le Tolleranze nella stampa 3D

 

Quando affrontiamo la stampa  di due parti destinate ad accoppiarsi, le tolleranze consigliate si attestano intorno a un decimo o due decimi di millimetro.  Queste specifiche mirate assicurano un accoppiamento preciso, eliminando potenziali problemi di gioco indesiderato.

Se il componente prevede sezioni mobili o giunture e richiede una stampa integrata, le tolleranze suggerite aumentano a circa 3 decimi di millimetro.  Questa distanza tiene conto della presenza di polvere non sinterizzata tra le superfici e del calore generato dalla macchina, evitando fusioni indesiderate tra le parti mobili.

 

Prototipazione rapida e stampa 3D

Prototipazione rapida e stampa 3D

Il primo output fisico di un progetto

La prototipazione rapida costituisce la fase iniziale di produzione fisica di un progetto, sfruttando tecnologie avanzate come la stampa 3D.

Prosilas si distingue come leader nel settore della prototipazione rapida e produzione additiva da piu di venti anni. 

Prosilas stampe tridimensionali in carbonmide per prototipi rapidi

Photo courtesy : Bimota 

Photo courtesy : Armotia

Prototipo: Definizione e Utilità

Un prototipo è la materializzazione fisica di un’idea o di un progetto, un primo modello creato per valutare sia gli aspetti estetici che quelli funzionali di un’applicazione.

Che cos’è la Prototipazione Rapida?

La prototipazione rapida è il processo di creazione veloce di un modello fisico di un’idea o progetto.

Questo modello, chiamato prototipo, offre una rappresentazione tangibile e visiva dell’applicazione in fase di sviluppo. La stampa 3D è diventata una tecnologia chiave per la prototipazione rapida grazie alla sua capacità di tradurre in tempi molto brevi progetti digitali in oggetti fisici.

La finalità principale è accelerare il processo di sviluppo, consentendo una valutazione completa delle prestazioni e della forma del prodotto.

 

In Quali Casi Utilizzare la Prototipazione Rapida?

La prototipazione rapida è particolarmente utile nelle fasi iniziali di progettazione e sviluppo di nuovi prodotti.

È ideale quando è necessario valutare rapidamente aspetti estetici, ottimizzare geometrie, migliorare cicli di produzione, e valutare aspetti funzionali.

Inoltre, è preziosa quando si vogliono esplorare diverse iterazioni di un design senza dover investire in stampi costosi.

Vantaggi 

  • Riduzione dei Tempi di Sviluppo e Produzione: La stampa 3D consente di tradurre rapidamente i progetti in prototipi fisici, riducendo notevolmente i tempi di sviluppo.

  • Abbattimento dei Costi: Eliminando la necessità di stampi costosi, la prototipazione rapida con stampante 3D contribuisce a contenere i costi nella fase di progettazione e sviluppo.

  • Miglioramento della Qualità del Prodotto: La capacità di valutare aspetti estetici e funzionali in una fase precoce consente di apportare miglioramenti continui alla qualità del prodotto finale

  • Valutare la produzione: con lo step inizale della prototipazione si possono valutare gli step ssuccesivi per una produziine in serie e effettuare valutazioni su tempi e costi.

Tecnologie di Stampa 3D per la Prototipazione Rapida:

Esistono diverse tecnologie di stampa 3D adatte alla prototipazione rapida.

Tra queste, SLS (Selective Laser Sintering) ed SLA (Stereolithography) sono spesso utilizzate per la creazione di prototipi con dettagli precisi.

Altri approcci, come l’utilizzo di filamenti o polveri metalliche, offrono opzioni diverse in base alle esigenze del progetto.

Mettiamo a disposizione la nostra offerta tecnologica in base alle esigenze del progetto e autiamo il cliente a scegliere la soluzione migliore. 

Photo courtesy : Bimota 

Case History Bimota

Bimota utilizza la prototipazione rapida in collaborazione con Prosilas per accelerare lo sviluppo dei suoi nuovi modelli di motociclette.

Grazie alla stampa 3D, il processo di progettazione e test è diventato più efficiente, riducendo il tempo necessario per passare dall’idea al prototipo da circa 12 a 4 mesi.

Le Tolleranze Dimensionali

Le Tolleranze Dimensionali

Tips & Tricks: Cosa sono le tolleranze dimensionali ?

La Tolleranza Dimensionale nella Stampa 3D SLS: Gestione e Controllo da Parte di Prosilas

Le tolleranze di dimensionali

La stampa 3D ha rivoluzionato il modo in cui prodotti e componenti vengono realizzati, offrendo una flessibilità e una personalizzazione senza precedenti.

Anche in questa innovativa tecnologia la precisione dimensionale è un aspetto cruciale e la tecnologia SLS (Selective Laser Sintering) si distingue per la sua capacità di produrre parti con livelli di precisione notevoli.

La tolleranza dimensionale, perciò,  si riferisce al possibile scostamento entro cui la parte stampata può variare dalla geometria originale.

Nello specifico parliamo di +-3 decimi di millimetro per parti fino a 100mm e +-3 per mille per dimensioni maggiori.

Piano di stampa di una stampante SLS; photo courtesy Protototal Industries 

La dilatazione termica

Questa differenza tra le quote nominali del file 3d e la parte stampata dipendono dalla dilatazione termica, un fenomeno intrinseco alla tecnologia SLS.

Questa metodologia di stampa porta i materiali utilizzati alla loro temperatura di fusione, come ad esempio i 170 C° nel caso del poliammide.

Durante il successivo raffreddamento, la parte transita dalla temperatura di fusione a quella ambiente, restringendosi approssimativamente del 3%. 

Il nostro approccio

Le parti vengono processate inizialmente con dimensioni più grandi, utilizzando fattori di scalatura specifici per ciascuna macchina e materiale.

La determinazione di questi fattori avviene attraverso la realizzazione periodica di provini, una pratica che consente di monitorare e mantenere sotto controllo le tolleranze dimensionali dichiarate ai clienti. 

 

Esempio di parte prima della messa in macchinca 

Standard di qualità

Il fenomeno di ritiro termico non è completamente costante per questo motivo viene calcolata e applicata una media dei risultati.

Esso può variare in base a diversi parametri, come i tempi di raffreddamento, l’orientamento della parte, la forma e gli spessori della parte da stampare.

Per garantire  il massimo della precisione, integriamo questo aspetto durante la fase di preparazione dei job.

Le geometrie vengono attentamente modificate nel software, tenendo conto delle inevitabili variazioni dimensionali che si verificano durante il raffreddamento del materiale.

Questa pratica anticipata dimostra il nostro verso la fornitura di componenti stampati in 3D che soddisfano rigorosamente gli standard di qualità richiesti dai clienti.

 

Esempio di parte prima della messa in macchinca 

BASF Forward AM + Prosilas: Validazione delle strutture lattice stampate in 3D per Ultrasint® TPU88A

BASF Forward AM + Prosilas: Validazione delle strutture lattice stampate in 3D per Ultrasint® TPU88A

BASF Forward AM+ Prosilas Caso studio

Tra Prosilas e BASF Forward AM nel corso degli anni si è stata stabilita una collaborazione altamente produttiva e di lunga data. Questa partnership ha dato vita a progetti di prestigio, inclusi la ricerca e la produzione della Skeleton Sole di Philipp Plein e il caso studio  Lube Volley.

Quando BASF Forward AM si è rivolto a noi per una collaborazione, abbiamo accolto l’opportunità con grande entusiasmo.

Il nostro coinvolgimento si è incentrato sulla caratterizzazione delle strutture lactice stampate in 3D realizzate con Ultrasint® TPU88A di BASF Forward AM. L’obiettivo è offrire agli utenti strutture preselezionati e convalidati in Ultrasint® TPU88A su macchine SLS per avviare lo sviluppo delle applicazioni con strutture lactice.

A tal fine, le strutture convalidate saranno integrate nell’ecosistema di BASF Forward AM, composto da Ultrasint®TPU 88A Lattice Test Pads, Ultrasim® Lattice Library e Ultrasim® Lattice Engine.

Prosilas fornirà un eccellente servizio di stampa con una profonda competenza nella stampa di strutture lactice.

Prosilas utilizza con successo e competenza l’Ultrasint® TPU 88A di BASF Forward AM.

Annualmente, elaboriamo approssimativamente 2000 kg di questo TPU sulle nostre macchine SLS.

Ultrasim® 3D Lattice Engine

Che cos’è Ultrasim® 3D Lattice Engine?

 Ultrasim® 3D Lattice Engine, sviluppato da Hyperganic, è un’applicazione software progettata per popolare in modo efficiente volumi geometrici con strutture reticolari. Per raggiungere questo obiettivo, il software incorpora due input chiave: il file STL del componente che richiede il riempimento a reticolo e una mappa di pressione per la modulazione delle prestazioni.

Gli utenti possono selezionare il tipo specifico di struttura reticolare e i parametri di rigidità sia dal database dei campioni di prova reticolari stampati in 3D sia dalla Ultrasim® Lattice Library, una libreria che contiene tutte le strutture lactice caratterizzate con dati meccanici approfonditi.

Effettuando tali selezioni, il software genera autonomamente la struttura reticolare scelta all’interno del volume specificato. Questo processo rende il file pronto per le successive operazioni di stampa 3D.

 

Che cos’è Ultrasim® 3D Lattice Library?

La Ultrasim® 3D Lattice Library è una libreria in cui vengono conservati tutti i risultati della caratterizzazione delle strutture. Questa libreria consente agli utenti di filtrare le strutture per applicazione (calzature, protezione, sedute), per requisiti tecnici e di confrontare le curve sforzo-deformazione per diverse strutture reticolari.

In questo modo, gli utenti possono trovare e identificare più facilmente il reticolo giusto. Qui trovi ulteriori informazioni sulla libreria: Ultrasim® 3D Lattice Library​ .

Esempio di  strutture lactice nella Lattice Library

Lattice Test Pads

Cosa sono i Lattice Test Pads e qual è il loro utilizzo?

I “Lattice Test Pads” sono la versione stampata in 3D della Ultrasim® 3D Lattice Library.

Si tratta di blocchi in TPU stampati in 3D divisi in sezioni che specificano la dimensione della cella e il diametro del beam. Ogni sezione fornisce informazioni riguardanti la classificazione della struttura e la sua rigidità.

Questi Lattice Test Pads sono disponibili in tre tipi: calzature, sedute e protezione. Ogni tipo presenta una struttura reticolare adatta alla rispettiva applicazione, come suole per scarpe, cuscini per sedili, poggiatesta o vari elementi protettivi.

Il TPU è un materiale incredibilmente flessibile in ogni suo aspetto.

Si tratta di un materiale termoplastico ampiamente utilizzato nella stampa 3D SLS grazie alla sua eccezionale elasticità, capacità di rimbalzo, durabilità e resistenza allo strappo, alla fatica e all’abrasione.

Le strutture reticolari o lactice sono pattern ripetitivi composti da celle, travi e nodi che mirano a sostituire le applicazioni in schiuma utilizzando un unico materiale ma con differenti durezze Shore.

Esistono innumerevoli variazioni delle strutture reticolari, ognuna con comportamenti meccanici distinti.

Basandosi su uno studio approfondito delle strutture reticolari in TPU, BASF Forward AM ha caratterizzato e convalidato con successo strutture reticolari in base al loro comportamento per varie applicazioni.

Questa convalida consente di preselezionare le applicazioni reticolari in vari settori industriali, ovvero Footwear, Protection e Seating.

Tre tipi di Lattice Test Pads :footwear, seating, and protection

Roberto Nasini, Senior Technician Prosilas 

Il contributo di Prosilas

Prosilas è stato coinvolta nel processo di caratterizzazione delle strutture lactice, fornendo varie stampe dei campioni di prova  stampati in 3D che hanno consentito a BASF Forward AM di condurre studi approfonditi. Questi dati sono stati essenziali per far progredire ulteriormente il software.

Per garantire che il software fornisca costantemente risultati di alta qualità nel tempo, sono stati stabiliti parametri specifici della macchina per la fabbricazione di queste strutture. Questi parametri sono stati progettati per stabilire uno standard di stampa, garantendo agli utenti del software risultati consistenti e affidabili. Questo impegno verso la qualità e la coerenza è fondamentale per il successo e l’efficacia del software.

BASF 3D Printing Solutions GmbH

BASF 3D Printing Solutions GmbH, con sede a Heidelberg, in Germania, è una filiale al 100% di BASF. Si concentra sull’istituzione e sull’espansione dell’industrializzazione delle applicazioni di stampa 3D sotto il marchio Forward AM, con materiali avanzati, soluzioni di sistema, componenti e servizi nel campo della stampa 3D.

BASF 3D Printing Solutions opera in una struttura agile per creare valore per i clienti con soluzioni complete di stampa 3D, in collaborazione con partner, per le applicazioni più innovative. Collabora strettamente con le piattaforme globali di ricerca e le tecnologie applicative dei vari dipartimenti presso BASF e con istituti di ricerca, università, startup e partner industriali. I potenziali clienti sono principalmente aziende che intendono utilizzare la stampa 3D per la produzione industriale. Le industrie tipiche includono automobilistica, aerospaziale e beni di consumo.

Per ulteriori informazioni si può visitare il sito web: www.forward-am.com.

Marius Haefele, Basf Product Manager