Tutto quello che c’è da sapere sulla stampa 3D multiasse

Nel mondo della tecnologia, la stampa 3D può talvolta sembrare fantascienza. Mentre ci siamo ormai abituati a osservare le stampanti depositare uno strato piatto dopo l’altro, una nuova tecnica sta catturando la nostra attenzione: la stampa 3D multiasse. Liberandosi dai tradizionali assi XYZ, questo approccio potrebbe trasformare la produzione additiva, permettendo di realizzare forme e resistenze che ritenevamo impossibili. Che siate veterani del settore o curiosi alle prime armi, questa guida spiega come funziona la stampa multiasse, perché è importante e quali sono le soluzioni all’avanguardia che guidano questa evoluzione.

In termini semplici, la stampa 3D multiasse dispone di un sistema di movimento che conferisce alla stampante più “articolazioni” rispetto alle macchine standard. Mentre una stampante convenzionale cartesiana, CoreXY o Delta si muove in tre direzioni (avanti-indietro, sinistra-destra e alto-basso), i sistemi multiasse aggiungono rotazione e inclinazione, raggiungendo 5, 6 o più assi. Questa libertà di movimento non è limitata all’ugello: a seconda dell’architettura della macchina, la rotazione può avvenire nella testa di stampa, nel piano di costruzione o in entrambi in modo coordinato. Ciò consente alla testa di stampa di ruotare seguendo le curve del pezzo, depositando il materiale in modo perpendicolare anziché stampare strati a gradini. Questo processo è noto anche come produzione conforme o non planare.

I vantaggi della stampa 3D multiasse

La possibilità di orientare il punto di contatto tra ugello e componente stampato risolve le limitazioni più comuni della deposizione di filamento fuso (FDM):

• Nessun supporto necessario: inclinando il pezzo o la testa di stampa durante la lavorazione, le strutture a sbalzo possono appoggiarsi sul materiale già stampato, eliminando gli sprechi di materiale e la necessità di post-lavorazione manuale.
• Integrità strutturale e isotropia: nella stampa standard, i pezzi possono risultare deboli tra uno strato e l’altro (anisotropia). Il sistema multiasse permette di allineare gli strati di materiale alla direzione delle forze a cui l’oggetto sarà sottoposto, moltiplicandone la resistenza e ottenendo un comportamento pressoché uniforme in tutte le direzioni.
• Migliore finitura superficiale: eliminando l’effetto a gradini sulle superfici curve, la rugosità si riduce drasticamente, passando da valori vicini ai 38 µm a soli 12 µm, con texture lisce che raramente richiedono levigatura. È quanto emerge da diversi test condotti in ambito di ricerca.

Affinché questo sistema di movimento funzioni correttamente, è essenziale una perfetta sincronizzazione tra hardware e software. Sul fronte hardware, esistono i sistemi a portale, che offrono stabilità, e i bracci robotici, che si distinguono per la flessibilità. Il software, dal canto suo, agisce come il cervello del sistema: strumenti come AdaOne di ADAXIS o 5 Axis Slicer gestiscono la pianificazione dei percorsi per prevenire le collisioni tra il braccio e il pezzo, ottimizzando il flusso di materiale in tempo reale.

Nella stampa 3D multiasse, il materiale segue la geometria reale del progetto (crediti foto: Università di Stoccarda [a sinistra], MAGE Printing [a destra]).

Le applicazioni della stampa 3D multiasse

Grazie a questo controllo sullo spazio e sui materiali, i sistemi multiasse vengono già impiegati in settori critici come:

• Aerospaziale: produzione di pale di turbina e supporti leggeri con canali di raffreddamento interni ottimizzati.
• Costruzioni: stampa di pareti e facciate in calcestruzzo con sbalzi fino a 60 gradi tramite bracci robotici.
• Riparazione e manutenzione: ricostruzione delle aree usurate di componenti metallici senza doverli rifabbricare da zero.
• Elettronica: stampa di circuiti conduttivi direttamente su superfici curve o organiche.

Infine, il mercato attuale è guidato da produttori di sistemi ibridi come DMG Mori, Meltio e Mazak, che sono riusciti a integrare la stampa 3D metallica e la precisione della fresatura in un’unica macchina. I sistemi multiasse, in generale, sono stati a lungo riservati agli ambienti industriali. Tuttavia, la ricerca e lo sviluppo di questa cinematica nel campo della stampa 3D sono in costante crescita. Un esempio recente è la collaborazione tra Aibuild e Generative Machine Company, che ha portato alla realizzazione di una stampante desktop a 5 assi per uso professionale.

La stampante FFF GenerationOne 5-Axis di Aibuild e Generative Machine Company (crediti foto: Generative Machine).

La stampa 3D multiasse è una chiara testimonianza di come il settore stia evolvendo. I limiti che un tempo esistevano hanno lasciato spazio a un sistema di movimento migliorato, a dimostrazione del fatto che, nella stampa 3D, l’unica costante è il cambiamento.

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*Crediti foto di copertina: Ivan Revenga Riesco