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La magia del taglio laser

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Immagine taglio laser

Il taglio laser è un processo di lavorazione che utilizza un raggio di luce concentrata per tagliare materiali come metalli, legno, plastica e tessuti. Il raggio laser viene generato da una sorgente di luce un po’ particolare. Questo fascio di luce viene guidato attraverso una serie di specchi e lenti per concentrarlo su un punto preciso sulla superficie del materiale da tagliare. Il calore generato dal raggio laser scalda il materiale fino a quando non si vaporizza o si fonde, consentendo di tagliare attraverso di esso.

Utilizzare una macchina laser presenta numerosi vantaggi rispetto ai metodi di taglio tradizionali come il taglio meccanico o la troncatura.

I vantaggi

  • Precisione: consente di tagliare con estrema precisione, con tolleranze spesso inferiori a 0,1 mm.
  • Velocità: Il taglio laser può essere molto veloce, con alcune macchine in grado di tagliare centinaia di metri al minuto.
  • Versatilità: Il taglio laser può essere utilizzato per tagliare una vasta gamma di materiali, tra cui metalli, legno, plastica e tessuti, con un solo sistema.
  • Qualità del taglio: Il taglio laser produce bordi puliti e precisi, senza sbavature o deformazioni.
  • Automazione: la taglierina laser può essere controllato da un computer, consentendo un’elevata automazione del processo di produzione.

Il taglio laser viene utilizzato in una varietà di settori, tra cui l’ingegneria meccanica, l’edilizia, l’automotive, l’elettronica, l’arredamento e l’abbigliamento, senza parlare per le applicazioni per gli utenti domestici!!

Infatti per gli utenti domestici ormai esistono molteplici applicazioni, per esempio io l’ho utilizzato per decorare i barattoli delle spezie e per creare una luce da notte a mo’ di ologramma.

Gli svantaggi

I laser però presentano alcuni limiti rispetto ad altri metodi di taglio. Tra questi limiti ci sono:

  • Costo: Le macchine per il taglio laser possono essere costose, sia in termini di acquisto che di manutenzione.
  • Materiali: Alcuni materiali come il vetro o ceramiche sono difficili da tagliare con il laser a causa della loro alta resistenza al calore e alla loro alta densità.
  • Spessore del materiale: Il taglio laser è più efficace su materiali sottili, poiché il raggio laser può perdere potenza quando attraversa materiali spessi.
  • Emissioni: può produrre emissioni come fumi e polveri, che possono essere dannose per la salute umana e l’ambiente.
  • Sicurezza: Il taglio laser è un rischio per la sicurezza se non viene utilizzato correttamente, poiché il raggio laser può causare lesioni agli occhi e alla pelle.
un DPI per il taglio laser
Occhiali protezione per il taglio laser

In generale, il taglio laser è un metodo preciso e versatile. Richiede un’adeguata informazione e attrezzature per garantire la vostra sicurezza e la qualità del prodotto finale. Inoltre, per determinati materiali o spessori, può essere più conveniente utilizzare altre tecnologie di taglio, ma per noi che siamo amatoriali, la tecnologia ci apre infinite porte!!.

Le applicazioni per noi stampatori

Le applicazioni per noi stampatori
Tutto bene, ma a noi cosa interessa di questa tecnologia così innovativa?

Bhe, le incisioni ci permettono di personalizzare oggetti preesistenti, sia stampati che non.
Mentre tramite il taglio possiamo preparare dei progetti con materiali che per uno stampatore potrebbero essere più difficilmente accessibili come legno, plexiglass e altri materiali in forma di laminato (spessori e materiali sonno limitati dalla potenza e, anche se non si direbbe, il COLORE del raggio).

Per esempio possiamo fare dei portapenne in legno, risparmiando tempo, materiale e pazienza!!!
Nei prossimi articoli approfondiremo il funzionamento, la fisica e come interagisce il laser sui vari materiali

E anche per oggi è tutto, rimani aggiornato sulle novità in uscita qui.

Stampa 3D e Microfusione

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Esempio di stampa dei cluster per la microfusione
Cluster per microfusione stampato in 3D

Una domanda che ogni maker si è posto almeno una volta nella vita è : “Tutto bello eh, ma posso farlo di metallo?”. La risposta è sì tramite la Stampa 3D a resina e la microfusione, e il mondo della gioielleria e non solo ne è ben consapevole.
Questo processo di microfusione è il modo in cui non solo vengono fatti i gioielli, ma anche delle componenti meccaniche con geometrie molto complesse.
Se avete un po’ di familiarità con la metallurgia magari avrete visto come si fanno le colate in terra (associo un link per la curiosità) e il processo di microfusione è l’evoluzione di questo processo.

La microfusione: il processo

Il processo di microfusione è un processo di metallurgia detto “a forma persa” come la formatura in terra. Ovvero una volta fatta la colata io vado a perdere la matrice che l’ha generata.
Il processo è come fare una fotografia di metallo ad un oggetto.
Ma come funziona?

Formatura della cera

Si parte dalla “cera” che non è quella della candela, ma una cera apposita che si scioglie ad una temperatura maggiore di quella ambiente ma ad una temperatura molto inferiore a quella del metallo fuso. Per essere precisi ad una temperatura inferiore a quella di sinterizzazione (indurimento) della scorza che faremo attorno alla cera.

Artigiano che intaglia un anello in cera per microfusione
Artigiano che intaglia un anello in cera


Si dà una forma alla cera per grandi produzioni la si inietta in una forma come per il processo di plastica ad iniezione.
Tradizionalmente è un’operazione svolta artigianalmente.
In seguito si monta una certa quantità di oggetti su un “albero”, anche di forma e dimensioni diverse. Questo albero sarà il negativo del canale di colata principale e unirà tutti i pezzi e come materozza.
In questa fase vanno inseriti anche i canali secondari che permettono all’aria di uscire e permettono al metallo di raggiungere tutti i punti della forma.

Montaggio di elementi su tronco per microfusione
Montaggio di elementi sul tronco per la formatura dell’albero

La scorza ceramica e la cottura

E ora come per una fotografia vogliamo il negativo della nostra pianta di oggetti.
Si riveste quindi l’albero con uno slug, ovvero una melma ceramica fatta principalmente di 3 parti. Una parte ceramica resistente al calore in polvere in emulsione in un liquido volatile e un collante.
E qui si fa come le cotolette e impaniamo nella ceramica il nostro albero.
Si vuole fare molti strati e questi strati vanno studiati in maniera tale da:

  • Mantenere una qualità superficiale molto elevata, quindi le prime n “pucciate” nella melma le voglio in uno slug molto liquido e con delle particelle ceramiche estremamente fini.
  • Avere una struttura solida, quindi i prossimi n passaggi saranno in uno slug con particelle di ceramiche sempre più grandi fino ad ottenere una scorza solida e stabile meccanicamente.

Tutti i passaggi sono intervallati da una sosta in una zona ventilata per far aderire le polveri e far evaporare la parte volatile.

Infine si mette questo albero di cera impanato nella ceramica in un forno a temperatura di sinterizzazione. In questa sede abbiamo l’evaporazione della parte volatile dello slug e lo scioglimento della cera. In questo modo la ceramica all’esterno si indurisce e diventa il contenitore in cui andremo a colare il metallo fuso.

Processo di microfusione in singoli passaggi
Processo di microfusione riassunto in una immagine

Come si lega la Microfusione con la Stampa 3D?

E ora Giovanni? Ci hai fatto una super-pippa sulla microfusione, ma siamo su un blog di stampa 3D, cosa lega tra loro la stampa 3D e la microfusione?
In realtà c’è un passaggio molto interessante per noi, infatti la parte di formatura della cera ha una terza opzione, ovvero la stampa 3D!!
Infatti esistono delle resine che ci permettono di stampare la “cera” necessaria alla formatura degli oggetti e, buona notizia per tutti, COSTA POCO.
La gioielleria infatti per avere una certa ripetibilità, ma comunque contenuti limitati, sceglie questa opzione.
Il vantaggio è che non è necessario progettare il posizionamento sul tronco a posteriori ma viene creato un cluster direttamente e il processo è altamente ripetibile senza dover fare uno stampo metallico molto costoso.
Anche per oggi è tutto. Per leggere gli ultimi articoli clicca qui e ci vediamo al prossimo articolo!!

Cos’è il disegno CAD

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l disegno CAD (Computer-Aided-Design) è un metodo di progettazione utilizzato per creare modelli tridimensionali di oggetti mediante l’uso di un computer. I sistemi CAD consentono agli utenti di creare, modificare e visualizzare progetti in modo efficiente e preciso.

I vantaggi dell’utilizzo di un CAD sono molteplici. Innanzitutto, essi consentono di creare progetti con maggiore precisione e accuratezza rispetto ai metodi tradizionali di disegno a mano. Inoltre, i sistemi di disegno CAD possono essere utilizzati per generare automaticamente le specifiche tecniche e le istruzioni per la produzione, il che rende il processo di produzione più efficiente. Ancora, a differenza del disegno tradizionale è possibile “girare intorno” al pezzo e valutarne, prima della effettiva realizzazione aspetto e forma.

simulazione statica di un pezzo
Motore Stirling realizzato su inventor, un CAD disponibile gratis per studenti
rendering di un motore stirling

I CAD consentono di creare modelli tridimensionali dettagliati e precisi che possono essere utilizzati per la stampa 3D. Una volta creato un modello in un sistema CAD, è possibile esportarlo in un formato compatibile con la stampante 3D e stampare l’oggetto.

Inoltre, i sistemi CAD consentono di condividere i progetti con colleghi e collaboratori in modo semplice e veloce, in quanto i file possono essere salvati e inviati via email o tramite cloud. Inoltre, i sistemi CAD possono essere integrati con altri software come la simulazione, che permette di valutare e sistemare le tolleranze, se delle parti in movimento interferiscono tra loro ecc… , l’analisi e la gestione dei dati, il che rende possibile una maggiore collaborazione tra team di progettazione e di produzione.

Infine, i sistemi CAD consentono di creare progetti in modo più rapido e conveniente rispetto ai metodi tradizionali, poiché gli utenti possono modificare e riprodurre i progetti con facilità, il che significa meno tempo e meno costi per la creazione di prototipi e modelli.

In sintesi, l’utilizzo di un sistema CAD consente di creare progetti con maggiore precisione, accuratezza e rapidità, migliorando la collaborazione tra team e la produzione.

I software

I software più utilizzati in generale sono i seguenti, in particolare possiamo guardare casa Autodesk
– Inventor:
Software gratuito per gli studenti che mette a disposizione un software completo di CAD professionale con anche un insieme di plug-in riguardanti la parte CAM e altre funzioni di simulazione. Inoltre dispone di una enorme libreria di componenti acquistabili (viti, bullo ecc..) Permette inoltre di effettuare simulazioni e rendering sul movimento e sugli sforzi.

Ambiente di lavoro inventor


– Autocad 3D
Programma perfetto per chiunque debba realizzare dei disegni un 2D con la possibilità di fare qualche passo nel 3d
Permette di creare immagini vettoriali per CNC e Laser

Esercizio cad università albero autocad esempio
Immagine di una schemata Autocad


– Fusion 360
Come inventor e un software CAD che da accesso ad una vasta gamma di opzioni, però rispetto a quest’ultimo è più “minimal”, ovvero ha un po’ meno opzioni e molti meno plug-in
Ha un grandissimo vantaggio però, ovvero che è online base e permette di condividere tutto su un cloud che può essere pubblico o privato. Inoltre a differenza di altri programmi di casa AutoDesk, questo per gli amatori è GRATUITO
– 123D Design
Un sistema di disegno CAD super basic, ma molto efficiente. Progettato specialmente per i designer, ma utile anche a chi vuole iniziare. L’utilizzo è un pochino macchinoso dato le funzioni limitate. anche questo prodotto di Autodesk è gratuito, ma sceglierei sempre fusion 360.

Immagine della schermata principale di 123D design, un CAD
Ambiente di lavoro di 123D Design

Di altre case software sono degni di nota i seguenti, su cui purtroppo non ho esperienza e non saprei commentarli in maniera troppo approfondita, lascio a voi quindi l’esplorazione!!!

  • Blender:
    Un programma ottimo per chi vuole creare “scolpendo” un pieno o modellandolo come se fosse plastilina digitale
  • Rino
    Bhe, questo è un programma per l’industria, molto professionale.
  • SolidWorks
    Grande concorrente di casa AutoDesk, programma molto valido, specialmente per la collaborazioni con Apple e con iPad. Una nota degna di merito è una e una sola: Il fantastico motore grafico del software; per quanto mi duole ammetterlo, molto migliore di inventor.
  • SketchUp
    Programma per architetti (punto).
    No dai, in realtà ha molti lati positivi, come la scelta dei materiali, la grafica non troppo barbina e a differenza di altri programmi estremamente intuitivo.

    Ovviamente ne esistono a migliaia di CAD 2D e 3D, ma questi sono quelli che conosco meglio.
    Anche per oggi abbiamo finito, rimanete aggiornati sui nuovi articoli!!!
    In più è iniziata la serie di articoli per imparare a disegnare e leggere i disegni. Il primo articolo lo trovi qui.

Il CNC: Il fulcro dell’industria 4.0

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I CNC (Controllo Numerico Computerizzato) ormai sono il fulcro di un’azienda 4.0: infatti ormai la stragrande maggioranza delle macchine all’interno dell’industria metalmeccanica e non solo sono a controllo numerico.
Ma cosa vuol dire questo? Semplicemente significa che invece di avere una persona dietro un tornio a manovrarlo tramite manopole, esperienza comunque molto educativa nonchè parecchio divertente, c’è un computer a comandare la macchina.
Questo permette di velocizzare parecchio le lavorazioni e di sfruttare al meglio utensili e materiali, oltre ad aprire molte porte all’automazione dei processi.

Esempio di un tornio CNC, simbolo dell'industria 4.0
Tornio CNC, Industria 4.0

Ma come si usa questa macchina?
Il CNC, fulcro industria 4.0, meccanicamente la struttura è identica a quello di un tornio normale o di una fresa classica , ma invece di avere le leve e le manopole ci sono dei motori passo-passo (particolari motori che permettono di controllare meticolosamente l’angolo e la velocità di rotazione) a muovere i comandi.
Questi motori “prendono ordini” da un computer che viene programmato tramite uno speciale linguaggio di programmazione che ha delle linee guida generali, ma cambia in realtà da casa produttrice a casa produttrice.

Esempio di G-code di una macchina, in particolare una fresa

Il linguaggio di programmazione
Per che di voi è avvezzo ai linguaggi di programmazione classici come java, phyton, c++,c# ecc… noterà che non assomiglia a nessuno di questi, infatti è un linguaggio di programmazione molto semplice.
Infatti il linguaggio è strutturato in questo modo:

  • Il linguaggio è diviso in linee numerate
  • Ogni linea ha una funzione G seguita da un numero,
    Questa indica una funzione della macchina come curva in senso orario, curva in senso antiorario, interpolazione lineare ecc… tutto dipende dalla macchina, ma ci sono dei comandi “universali”. Leggi qui la lista comandi della Fanuc ad esempio.
  • oppure un comando M che indica una funzione secondaria alla geometria del pezzo, come il cambio utensile, la fine del programma ecc..

Cavolo ma per fare un pezzo complesso devo scrivere il programma a mano?

La risposta è no, infatti sempre più spesso i programmi di disegno integrano al loro interno vari ambienti CAM (Computer Aided Manufacturing).
Un esempio è il CAM di Inventor che vediamo qui sotto.

CNC fulcro industria 4.0
Sezione CAM di inventor

Questi programmi aiutano molto a gestire il CNC, ma serve saper disegnare in CAD.
Parlerò del CAD in un prossimo articolo.

Il CNC come opportunità
Fino ad adesso abbiamo visto come funziona, ma perché passare al controllo automatico?
I vantaggi sono moltissimi:

  • Ripetibilità
    ogni pezzo viene salvato come codice e salvato su una memoria.
    Ti serve quel pezzo? è già pronto: carica il file e la macchina e premi invio!!
  • Affidabilità
    ogni pezzo viene riprodotto alla stessa identica maniera, infatti molte macchine moderne pur di mantenere la tolleranza hanno delle funzioni che prevedono anche l’usura dell’utensile e vanno a correggere il codice per ogni pezzo. Questo implica la precisione della macchina anche sul lungo periodo.
  • Mobilità
    Vedremo in un prossimo articolo che i CNC possono essere di diversi tipi, ma la cosa che li discrimina maggiormente sono gli “assi”, ovvero i movimenti che la macchine può fare.
    Molti di questi sono impensabili per un umano e questo grado di mobilità permette di sviluppare anche geometrie complesse.

Possiamo quindi concludere che il CNC fulcro industria 4.0.

E anche per oggi è tutto. Rimanete aggiornati sulle novità cliccando qui !!!