Stampa 3D a colori

In che modo Ricoh ha integrato la stampa 3D nella sua offerta e cosa riserva il futuro a questa tecnologia di trasformazione nella colorazione delle parti?

Cosa ha reso Ricoh il fulcro della stampa 3D?

In qualità di leader globale nella stampa di produzione 2D dal 1936, l'innovazione nella tecnologia 3D è stato il passo successivo naturale per Ricoh. Inizialmente, siamo entrati in questo mercato fornendo le nostre testine a getto d'inchiostro ai produttori di stampanti 3D e utilizzando la tecnologia all'interno del gruppo sui nostri prodotti e sulle operazioni di produzione.

Nel 2019 abbiamo lanciato una gamma di servizi di produzione additiva volti a rendere accessibile la stampa 3D, attraverso una piattaforma di preventivi e ordini online. La nostra missione è "più di una stampante, un partner", perché siamo molto diversi da un tradizionale ufficio di servizi.

Da una selezione unica di materiali SLS (Selective Laser Sintering) e FDM (Fused Deposition Modeling) (vedere il riquadro Terminologia di seguito), a servizi di ingegneria certificati su misura per soddisfare le esigenze del cliente, a capacità di produzione complete utilizzando la giusta tecnologia di produzione industriale - prendiamo un approccio onesto al ruolo della stampa 3D come strumento di produzione.

Vedi la produzione additiva (AM) con il colore stabilito integralmente?

Esistono tecnologie in cui i colori e persino le corrispondenze Pantone vengono stampati come parte della composizione del materiale; tuttavia, questi tendono ad essere solo per modelli rappresentazionali. Ricoh è specializzata nella produzione di parti per uso finale e dispone di una gamma di tecnologie di stampa incentrate su materiali tecnici ad alte prestazioni per applicazioni finali. Questi attualmente non offrono la possibilità di applicare il colore durante la stampa. Se i clienti richiedono che le parti siano colorate, questo viene in genere fatto tramite un post-processo come la verniciatura a spruzzo.

Come vede l'evoluzione della modellazione a colori nelle soluzioni AM?

Poiché la stampa 3D sta diventando uno strumento di produzione serio che offre una gamma di materiali per applicazioni di uso finale, la capacità di applicare il colore a queste parti o per la materia prima da colorare alla fonte deve evolversi per consentire un uso diffuso.

Nello stampaggio a iniezione, possiamo applicare riferimenti di colore esatti durante il processo di stampaggio per soddisfare le esigenze del cliente. Oggi, quando si stampa in 3D con materiali di qualità manifatturiera, dobbiamo farlo tramite soluzioni di post-elaborazione, il che aumenta i costi di produzione. Ciò rende la tecnologia difficile da giustificare per applicazioni in cui il colore è importante.

Lo stampaggio a iniezione è un modo affidabile ed economico per produrre volumi medio-alti

Esistono tecnologie in cui viene applicato il colore, ma la selezione del materiale tende ad essere scarsa. Il mercato è attualmente diviso in termini di stampa 3D per uso finale con materiali ad alte prestazioni e stampa 3D per modelli visivi con prestazioni minime. Riteniamo che i due non dovrebbero escludersi a vicenda e che la possibilità di aggiungere colori specifici, sia nella fase della materia prima, o meglio ancora durante il processo di stampa in cui è possibile ottenere parti multicolori, sia la fase successiva della stampa 3D.

Qual è la dimensione e la scala della tua operazione di modellazione 3D?

L'attività di stampa 3D di Ricoh ha una presenza globale, con siti dedicati nel Regno Unito, negli Stati Uniti e in Giappone, tutti specializzati in diverse aree dell'AM. La nostra sede in Giappone è al centro dello sviluppo hardware 3D e 2D. Con una cultura della condivisione della conoscenza in ogni sito e tra di loro, Ricoh ricerca e sviluppa costantemente le tecnologie del futuro.

Negli ultimi due anni sono stati investiti oltre 1,35 milioni di sterline per creare un centro di stampa 3D all'avanguardia nel nostro sito di 50 acri a Telford, che dispone di una gamma di tecnologie e specializzazioni che si rivolgono al mercato europeo. Le celle di produzione dedicate guidano gli standard di controllo dei processi per i settori chiave, inclusi quello medico e automobilistico.



Quest'anno, abbiamo aggiunto lo standard medico ISO 13485 alla nostra suite di certificazioni ISO. Questi assicurano le nostre capacità ambientali, di sicurezza delle informazioni e di gestione della qualità. Il nostro portafoglio di hardware include SLS, FDM e Multi Jet Fusion e una gamma di servizi tecnici e tecnologia di back office.

Questa gamma di sistemi ci offre la flessibilità di testare e sviluppare nuovi materiali e di creare componenti e parti non standard. L'area è stata progettata per includere aree di produzione e lavorazione delle polveri dedicate, che limitano la contaminazione e consentono al team di soddisfare i requisiti e gli standard dei settori chiave del mercato.

Siamo orgogliosi di essere più di una stampante: le nostre specializzazioni tecniche coprono soluzioni di post-elaborazione e metrologia, nonché caratterizzazione dei materiali, supporto alla progettazione e servizi di garanzia della qualità. Crediamo in un approccio collaborativo con i nostri clienti, lavorando al loro fianco e sviluppando le nostre capacità per assicurarci che ogni progetto AM abbia il massimo successo possibile.

Qual è l'applicazione della stampa 3D al marketing visivo?

La stampa 3D è stata a lungo associata alla prototipazione visiva, in quanto consente la produzione rapida e conveniente di parti che possono arrivare sul tavolo di bordo in poche ore. Può essere utilizzato per tutta una serie di applicazioni di marketing visivo, dalla selezione del concetto fino alla firma del prodotto.

Non esiste oggi altra tecnologia che offra un ciclo di sviluppo prodotto così efficiente. Ciò incoraggia un processo di progettazione iterativo in cui vengono creati una serie di prototipi visivi per la selezione del prodotto, che sarebbe completamente proibitivo in termini di costi o tempi attraverso la produzione tradizionale. Si dice spesso che la vita di un modello visivo è di sette secondi quando arriva nelle mani dei decisori. Crediamo che l'estetica e la funzione possano e debbano essere realizzate in una parte, quindi abbiamo affinato le nostre tecnologie e specializzazioni per prendere una parte dal concetto fino alla produzione.

Come vede progredire il suo ruolo nella produzione di parti di automobili?

La stampa 3D è la soluzione naturale per le applicazioni automobilistiche grazie alle sue capacità di personalizzazione e alleggerimento, nonché alle proprietà dei materiali tra cui ritardante di fiamma e resistenza chimica. In Ricoh 3D stiamo già assistendo a una tecnologia orientata specificamente all'automotive, con Ricoh Japan che guida lo sviluppo di paraurti e componenti su larga scala come pezzi unici utilizzando FDM.

Il nostro esclusivo materiale in polipropilene è molto richiesto anche nel settore automobilistico, grazie alle sue eccezionali proprietà meccaniche e alla resistenza agli urti. Tuttavia, a causa delle richieste di volume del settore automobilistico, la stampa 3D oggi è ancora uno strumento di prototipazione utilizzato per test di adattamento, forma e funzione. Ci sono alcuni scenari in cui la stampa 3D è fattibile per la produzione di componenti di uso finale che sono montati sul veicolo, ma questi tendono ad essere piccole serie, parti nascoste o veicoli di nicchia di fascia alta.

L'industria automobilistica è sempre stata i primi ad adottare - persino i pionieri - per l'innovazione nella produzione. Molti produttori di apparecchiature originali (OEM) dispongono di tecnologie di stampa 3D interne, ma nella maggior parte dei casi sono limitate a ciò che è disponibile oggi sul mercato, quindi, con costose operazioni interne, diventa difficile introdurre nuove tecnologie man mano che si evolvono.



Con i nostri programmi di sviluppo di tecnologia, materiali e post-elaborazione, il ruolo di un ufficio di assistenza tecnica dovrebbe crescere solo nel settore automobilistico. Man mano che i materiali si sviluppano e il prezzo diminuisce attraverso l'adozione diffusa, siamo fiduciosi che vedremo sempre più parti stampate in 3D per uso finale nel settore automobilistico, con una crescita in aree come l'aftermarket e la personalizzazione per mercati chiave come i veicoli per disabili.

I clienti stessi stanno creando questa domanda con un crescente desiderio di parti stampate in 3D personalizzate sui veicoli, poiché la tecnologia diventa più conosciuta attraverso i media tradizionali e le generazioni più giovani hanno accesso attraverso l'istruzione. Questo ha creato una generazione di consumatori alla ricerca di prodotti di nicchia su misura.

In che modo AM influenzerà le stampanti in futuro?

Ogni giorno riceviamo richieste da parte di clienti che desiderano comprendere il prezzo di AM per una parte che già producono con metodi tradizionali e, a breve termine, vediamo l'evoluzione dell'AM risiedendo nell'istruzione e nella comprensione di questa tecnologia.



I vantaggi dell'AM vanno ben oltre il confronto dei prezzi parte per parte per la progettazione di prodotti veramente innovativi che possono essere realizzati solo con questa tecnologia; i vantaggi della catena di fornitura del time-to-market e della produzione in loco tramite il magazzino digitale, che riduce le richieste di stock e di stoccaggio; e una vera produzione sostenibile con il minimo spreco di materiale. Fino a quando i clienti non inizieranno a comprendere e applicare tutti i vantaggi end-to-end della stampa 3D, l'adozione diffusa e la crescita delle parti per uso finale saranno lenti. Vediamo che gran parte del nostro ruolo risiede nell'istruzione dei nostri clienti e nel fornire loro gli strumenti per sfruttare appieno la potenza di questa tecnologia di trasformazione.

A lungo termine, l'integrazione insieme a sistemi applicativi di fabbrica consolidati che pianificano, monitorano e mantengono è vitale affinché qualsiasi tecnologia si adatti perfettamente agli ecosistemi di produzione, ed è qui che assistiamo alla vera evoluzione della tecnologia di stampa 3D.

Terminologia della stampa 3D

• SLS: la stampa di sinterizzazione laser selettiva, o fusione a letto di polvere, è considerata la tecnologia "cavallo di battaglia" dei fornitori di stampa 3D, grazie ai grandi volumi di costruzione e a una gamma di termoplastiche ingegneristiche, rendendola la scelta perfetta per la produzione in serie e forme complesse a forma libera per applicazioni per uso finale. Un sottile strato di polvere polimerica preriscaldata viene stratificato su una piattaforma di costruzione, che viene quindi sciolta selettivamente dai laser. La piattaforma di costruzione si abbassa quindi dello spessore dello strato definito e un altro strato di polvere viene depositato sul letto.
• FDM: Fused Deposition Modeling è il processo di stampa 3D più accessibile. FDM costruisce le parti estrudendo il polimero attraverso un ugello riscaldato e depositando il materiale fuso strato per strato. Un materiale di supporto viene quindi lavato via con un detergente tramite un processo di lavaggio aggiuntivo.
• Stampaggio a iniezione: il processo di stampaggio a iniezione prevede tradizionalmente la creazione di un utensile duro fabbricato in acciaio. L'introduzione della lavorazione ad alta velocità significa che anche gli utensili morbidi in alluminio sono diventati economicamente redditizi per volumi medio-bassi. Oggi, con miglioramenti nella precisione della macchina e nelle proprietà dei materiali, è possibile creare un prototipo di inserto 3D utilizzando la stampa 3D. Questi strumenti possono produrre bassi volumi di componenti rappresentativi delle parti finali.
• Multi Jet Fusion: una testina a getto d'inchiostro applica un inchiostro che assorbe il calore sulla superficie del letto di polvere nelle aree che devono essere sinterizzate per creare le parti. Questo inchiostro assorbe quindi il calore da una lampada a infrarossi e una serie di riscaldatori all'interno della stampante per formare parti stampate in 3D.