Stampa 3D per i caschi?

La stampa 3D, o produzione additiva (AM) come viene definita nel settore, è al centro dell'attenzione come metodo di produzione per eccellenza in molti tipi di prodotti e settori industriali.

La produzione additiva si è affermata nel settore dei prototipi per lo sviluppo dei prodotti. Tuttavia, alcuni settori industriali hanno iniziato a produrre componenti destinati a un uso a lungo termine in applicazioni mediche e aerospaziali. Inoltre, con questo rivoluzionario metodo di lavorazione dei materiali sono stati realizzati prodotti alimentari, automobili e persino armi da fuoco. È quindi solo una questione di tempo prima che tutti i processi di produzione diventino obsoleti, compresi quelli utilizzati per realizzare i caschi e le imbottiture protettive di Team Wendy? Forse, ma probabilmente no.

La definizione più semplice è quella di qualsiasi processo che sintetizzi un componente mediante aggiunta, anziché sottrazione o taglio. I processi e le tecnologie attualmente in uso includono:

• Estrusione: stampa 3D o modellazione a deposizione fusa (FDM) – estrude il filamento termoplastico fuso e deposita un sottile cordone di materiale affiancato, uno strato alla volta
• Polimerizzazione a luce: stereolitografia (SLA), elaborazione digitale della luce (DLP) – utilizza un laser a raggi ultravioletti o un'immagine luminosa ad alta intensità per polimerizzare una resina liquida, realizzando in genere la struttura su una piastra uno strato alla volta
• Letto di polvere: sinterizzazione laser selettiva (SLS), sinterizzazione laser diretta dei metalli (DMLS) – utilizza un laser ad alta intensità per fondere e legare tra loro polveri di materiali termoplastici o metalli

I vantaggi e perché la produzione additiva è così diffusa

Il termine "AM" viene spesso utilizzato al posto di "lavorazione meccanica" (o produzione sottrattiva) e "stampaggio a iniezione". La lavorazione meccanica è ideale per volumi di pezzi da piccoli a medi, dove sono richieste tolleranze molto strette. Lo stampaggio a iniezione è ideale per volumi di pezzi da medi ad alti, dove sono richieste tolleranze medio-alte. Attualmente, la produzione additiva (AM) si inserisce proprio in quella nicchia di volumi molto ridotti e tolleranze da basse a medie che gli altri due metodi lasciano scoperta. È ideale per piccoli volumi a causa dei costi relativamente elevati di produzione dei pezzi.

Nell’ambito della produzione additiva (AM) sono disponibili numerosi materiali, dai termoplastici tecnici già esistenti come il policarbonato e il nylon ai metalli utilizzati nel settore aerospaziale come il titanio e le superleghe di nichel. L’assenza di stampi rende questo processo perfetto per dare vita a progetti unici o pezzi singoli. Inoltre, poiché quasi tutti i processi di produzione additiva procedono strato dopo strato, è possibile realizzare caratteristiche come le cavità interne che altrimenti sarebbero impossibili (con lo stampaggio a iniezione) o estremamente difficili da ottenere (con la lavorazione meccanica).

Svantaggi

La stampa 3D è ancora una tecnologia agli albori. Ciò significa che probabilmente stiamo solo sfiorando la superficie delle sue potenzialità. Ma significa anche che le macchine necessarie sono molto costose e in rapida evoluzione; le attrezzature acquistate oggi potrebbero diventare obsolete nel giro di pochi anni. I materiali utilizzati possono talvolta coincidere esattamente con quelli impiegati nei metodi di produzione esistenti, il che dovrebbe garantire componenti con resistenze comparabili. Tuttavia, nel processo FDM, ad esempio, gli strati non si legano tra loro con la stessa efficacia che si avrebbe se il componente fosse una versione solida dello stesso materiale. Inoltre, alcuni processi di AM utilizzano materiali proprietari, quindi se le proprietà del materiale richieste per il progetto di un componente richiedono qualcosa di diverso, ciò può escludere un intero processo.

Allora, quando riceverò il mio casco stampato in 3D del Team Wendy?

Non oggi. Attualmente, lo 0% dei componenti che vendiamo utilizza questa tecnologia. Tuttavia, quasi tutti i prodotti che vendiamo sono nati come prototipi stampati in 3D. Negli ultimi anni, il numero di prototipi utilizzati per definire appieno un prodotto prima della produzione è cresciuto in modo significativo.

Una delle prime stampe che abbiamo realizzato era in realtà destinata al progetto della piastra da addestramento ESAPI, per verificare l’adattabilità a vari portapiastre e per controllare che non ci fossero errori nelle superfici curve. Per EXFIL® Sono stati stampati modelli delle scocche in Carbon e LTP sia per verificarne l'adattabilità sia per ottenere l'aspetto desiderato. Il prototipo EXFIL® Il prototipo presentato allo SHOT Show 2014 era un involucro SLA, verniciato e rifinito con bordi applicati utilizzando metodi di produzione reali. L’involucro non offriva alcuna protezione balistica né contro gli impatti contusivi, ma consentiva agli operatori e alle forze dell’ordine di provarlo e fornire un riscontro, aumentando notevolmente la fiducia nel progetto prima di dare il via libera alla produzione di attrezzature che costano decine di migliaia di dollari.

Un altro vantaggio che si può ottenere è la realizzazione di attrezzature e ausili di produzione su piccola scala. Abbiamo utilizzato componenti stampati in 3D per varie applicazioni di posizionamento di parti in cui le tolleranze di posizionamento non sono particolarmente rigorose. Nella produzione di caschi, le superfici complesse rappresentano sempre un fattore determinante. La lavorazione di parti con superfici complesse che coprono un’area piuttosto ampia può risultare costosa e, in questi casi, la stampa 3D (in particolare la tecnologia FDM) può rivelarsi molto più economica.

Potenziale futuro

Il potenziale di questa tecnologia nel campo dei caschi è davvero enorme. Immaginate di poter sottoporre la vostra testa a una scansione e, pochi giorni dopo, ricevere un casco realizzato su misura per la vostra testa: comodo, dal profilo sottile e il più leggero possibile. Anche se al momento è solo un sogno, i progressi nella tecnologia di produzione additiva potrebbero trasformarlo in realtà prima di quanto pensiamo.