Prototipazione rapida: dalla prova del concetto alla progettazione accurata

Sin dalla sua comparsa alla fine degli anni ’80, la tecnologia di prototipazione rapida ha innescato un cambiamento paradigmatico nello sviluppo dei prodotti, rivoluzionando radicalmente il modo in cui le aziende inventano, producono e immettono nuove idee sul mercato.

La prototipazione rapida si riferisce a un insieme versatile di tecniche impiegate per creare rapidamente modelli fisici precisi (ovvero prototipi) da progetti digitali.

La prototipazione rapida ha subito cambiamenti significativi negli ultimi 40 anni in termini. Si è evoluto per diventare più veloce ed efficiente, con conseguente riduzione dei tempi di produzione. Inoltre, ora incorpora una vasta gamma di materiali come metalli, ceramica, compositi e sostanze biocompatibili, consentendo capacità migliorate in termini di stampa multicolore, rappresentazione precisa di dettagli intricati e geometrie complesse con notevole precisione. I prototipi utilizzano elettronica integrata, come sensori incorporati, circuiti ed elettronica stampata, per migliorare lo sviluppo.

Tutti questi progressi aiutano i progettisti a creare prodotti finali migliori eseguendo l'iterazione senza soluzione di continuità tra progetti digitali e prototipi fisici in un flusso di lavoro rapido ed economico. Questi processi innovativi consentono a chiunque (anche da casa) di trasformare le proprie idee in prove concettuali realistiche fino a prototipi ad alta fedeltà che non solo sembrano ma funzionano anche come prodotti finali.

La prototipazione rapida è estremamente conveniente e consente alle aziende di produrre senza sforzo decine di prototipi convenienti in tempi brevi. La prototipazione rapida offre una gamma completa di soluzioni e consente la validazione precisa di funzionalità, estetica e requisiti ingegneristici.

Alcuni esempi dimostrano il notevole impatto della prototipazione rapida in diversi settori.

Diamante nero , produttore di attrezzature per sport all'aria aperta e montagna, ha integrato con successo la prototipazione rapida nel proprio processo di progettazione. Utilizzando una stampante Form 3L, Black Diamond ha ottenuto risultati notevoli, tra cui una sostanziale riduzione del costo dei prototipi a grandezza naturale da 420 dollari per stampa a soli 70 dollari. Inoltre, hanno migliorato significativamente i tempi di consegna, riducendoli da un'intera settimana a un semplice giorno.

PLATONE , un produttore di apparecchiature intelligenti per la produzione della birra, ha sviluppato una camera di equilibrio otticamente trasparente per il monitoraggio in tempo reale della birra durante la fermentazione. Attraverso la prototipazione rapida, PLAATO è stato in grado di creare ben sei iterazioni al giorno, con la conseguente produzione di centinaia di prototipi diversi in totale.

Volkswagen , un’importante azienda automobilistica, ha riscontrato notevoli miglioramenti in termini di efficienza incorporando strumenti, maschere e dispositivi stampati in 3D nei propri processi. VW riscontra una significativa riduzione del 91% dei costi di acquisto rispetto alla collaborazione con fornitori esterni. Inoltre, i tempi di implementazione sono stati ridotti del 95%, mentre i miglioramenti ergonomici sono aumentati del 28%. Inoltre, i processi di assemblaggio e gli indici di qualità sono migliorati del 35% e i potenziali problemi ora possono essere facilmente anticipati in fase di progettazione.

La stereolitografia (SLA), nota anche come fotopolimerizzazione in vasca o stampa 3D in resina, viene utilizzata nella prototipazione rapida grazie alla sua alta risoluzione, precisione e capacità di produrre parti dettagliate e complesse e fornisce una delle finiture superficiali più lisce di tutte le tecnologie di stampa 3D. Le stampanti SLA utilizzano un laser UV per polimerizzare la resina liquida strato dopo strato nella plastica indurita. La principale differenziazione fisica risiede nella disposizione dei componenti principali, come la sorgente luminosa, la piattaforma di stampa e il serbatoio resina. Tuttavia, il vantaggio principale della stereolitografia risiede nella sua versatilità.

La sinterizzazione laser selettiva (SLS) utilizza un laser ad alta potenza per fondere materiali in polvere (ad esempio polimeri o metalli) per creare oggetti 3D. SLS consente la produzione di prototipi funzionali con geometrie complesse. Il laser sinterizza il materiale in polvere, solidificandolo e creando l'oggetto desiderato. Le parti SLS hanno una finitura superficiale leggermente granulosa, ma quasi nessuna linea di strato visibile. La tecnica SLS viene spesso utilizzata per creare progetti complessi e prototipi funzionali, parti di uso finale e produzione in volumi ridotti.