Riassunto analitico
In questo elaborato di tesi si analizzano gli aspetti fondamentali e si mostra il potenziale della manifattura additiva polimerica, comunemente conosciuta come “Stampa 3D”, nella produzione rapida di inserti per lo stampaggio ad iniezione.
Si dimostrano, inoltre, le possibilità di utilizzo della resina ad alto valore tecnologico HTM3D sviluppata dall’azienda MAT3D s.r.l., come materiale sostitutivo dell’acciaio e dell’alluminio, comunemente impiegati per la fabbricazione degli stampi.
La HTM3D, con le sue ottime proprietà meccaniche e termiche, è stata formulata specificatamente per le tecnologie produttive di fotopolimerizzazione in vasca, come la Stereolitografia (SLA), in cui il meccanismo di reticolazione è attivato mediante un laser a luce ultravioletta, la Digital light processing (DLP), la cui fonte luminosa è un proiettore, e la Daylight Polymer Printing (DPP), in cui il generatore è uno schermo a cristalli liquidi (LCD), che è nota come Stereolitografia LCD.
L’uso di questo polimero nella Stereolitografia presenta significativi vantaggi durante la fase di prototipazione di un nuovo stampo, permette di ridurre i costi di produzione, soprattutto per piccoli lotti e consente di ridurre il time to market, ovvero il tempo che trascorre dalla creazione di un nuovo prodotto, alla relativa produzione ed alla sua effettiva distribuzione.
Per la validazione dell’utilizzo di questo materiale innovativo per la produzione delle matrici per lo stampaggio ad iniezione si è sfruttato un approccio iterativo delle principali fasi.
Le principali fasi della validazione sono la modifica attraverso Computer Aided Design (CAD) di progetti degli stampi, la produzione di questi mediante tecnologia di stampa 3D SLA e DPP, il controllo dimensionale e la validazione di planarità e ritiri ed il successivo test nella fase di stampaggio ad iniezione della matrice polimerica.
Il fine ultimo raggiunto è la produzione di diversi piccoli lotti pilota di pezzi realizzati per stampaggio ad iniezione, utilizzando gli inserti polimerici progettati adeguatamente per la manifattura additiva e prodotti mediante SLA e stampante LCD con la resina HTM3D.
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Abstract
In this thesis, the fundamental aspects are analyzed and the potential of polymer additive manufacturing, commonly known as "3D printing", in the rapid production of inserts for injection molding is shown.
Furthermore, the possibilities of using the high technological value resin HTM3D, developed by the company MAT3D s.r.l., as a replacement material in steel and aluminum, used for the manufacture of molds, are demonstrated.
This allows a considerable reduction in time to market and production costs, especially for small production batches, it presents a considerable advantage during the prototyping phase of a new mold.
The HTM3D resin is a resin with excellent mechanical properties and resistant to high temperatures, specific for the production technologies of photo polymerization in the tank, such as Stereolithography (SLA), in which the cross-linking mechanism is activated by means of an ultraviolet light laser, the Digital light processing (DLP), whose light source is a projector, and Daylight polymer printing (DPP), in this case the generator is one screen liquid crystal (LCD), known as an LCD printer.
To validate the use of this innovative material for the production of dies for injection molding, an iterative approach of the main phases is used.
The main validation phases are the modification through Computer Aided Design (CAD) of mold designs, the production of these using SLA and DPP 3D printing technology, the dimensional control and the validation of flatness and shrinkage, and the subsequent test in the phase injection molding of the polymer dies.
The ultimate goal achieved is the production of several small pilot batches of parts made by injection molding using the polymeric inserts used appropriately for additive manufacturing and produced by SLA and LCD printer with HTM3D resin.
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