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Metalli per la stampa 3D e la produzione
I metalli sono tra i materiali più importanti dell’industria: uniscono resistenza e durezza alla resistenza agli agenti atmosferici e a molte sostanze chimiche. Sul PROTIQ Marketplace trovi metalli per la fusione laser selettiva (SLM) – dall’acciaio inossidabile, dall’acciaio per utensili e dall’alluminio fino a rame e ottone, titanio, Inconel e la lega di zinco Zamak 5. Inoltre puoi richiederci componenti in metallo realizzati con lavorazione CNC o processi di colata.
In questa pagina scoprirai in cosa si differenziano i metalli più importanti, a cosa sono adatti e quali varianti sono disponibili nella stampa 3D.
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Carica ora il file“In pratica, la scelta del materiale nel settore dei metalli può generalmente essere ristretta rapidamente sulla base dei requisiti principali del componente: acciaio per resistenza e versatilità, alluminio per strutture leggere e rame per la conducibilità elettrica o termica. Tuttavia, diventa particolarmente interessante laddove le soluzioni standard raggiungono i loro limiti di efficienza, ad esempio con geometrie complesse, piccole serie o requisiti più elevati in termini di tatto ed estetica. In questi casi, materiali come l’ottone e le leghe di zinco come lo Zamak dimostrano i loro punti di forza, poiché possono essere lavorati con precisione e allo stesso tempo in modo economico. Tenere conto di queste correlazioni in una fase precoce non porta solo a una scelta tecnicamente adeguata, ma anche a una decisione sui materiali significativamente più efficiente.”
Tobias Alf, PROTIQ GmbH
Quali metalli si utilizzano nella produzione?
La scelta del metallo dipende di solito dal requisito principale del componente: acciaio per resistenza e versatilità, alluminio e titanio per la costruzione leggera, rame per la conducibilità elettrica e termica. L’ottone e la lega di zinco Zamak 5 esprimono i loro punti di forza nell’estetica, nel tatto e nella buona lavorabilità.
| Metallo | Densità in g/cm³ | Punti di forza | Impiego tipico |
|---|---|---|---|
| Acciaio e acciaio inossidabile | ca. 7,7 | Elevata resistenza e durezza, proprietà regolabili tramite lega e trattamento termico; l’acciaio inossidabile resiste alla ruggine a seconda del contenuto di cromo | Componenti funzionali e strutturali, inserti per stampi, coltelli |
| Alluminio | ca. 2,7 | Metallo leggero con un buon rapporto resistenza/peso, buona conducibilità elettrica e termica | Componenti leggeri, alloggiamenti, scambiatori di calore e dissipatori |
| Rame | 8,9 | La più alta conducibilità elettrica dopo l’argento (fino a 58 MS/m), conducibilità termica molto elevata | Induttori, sbarre collettrici, scambiatori di calore, dissipatori |
| Ottone | ca. 8,2–8,6 | Lega di rame e zinco di colore giallo oro, buona lavorabilità alle macchine utensili, buone proprietà di scorrimento e resistenza alla corrosione | Cuscinetti a strisciamento, ingranaggi, guide, parti decorative e gioielli |
| Zinco (Zamak 5) | ca. 6,2–6,4 | Elevata precisione dimensionale, buone proprietà meccaniche, estetica e tatto di alta qualità con un rivestimento superficiale | Prototipi e piccole serie di parti pressofuse |
| Titanio | ca. 4,4 | Resistenza molto elevata a bassa densità, buona resistenza alla corrosione | Componenti leggeri ad alta sollecitazione |
I valori di densità sono indicativi e dipendono dalla specifica lega. I valori esatti si trovano nelle schede tecniche dei produttori.
↑ Torna alla panoramicaMetallo
Acciaio e acciaio inossidabile
Gli acciai si ottengono legando il ferro con il carbonio e altri elementi. Con gli elementi di lega e un trattamento termico si possono regolare in modo mirato resistenza, durezza e deformabilità – per questo esiste un acciaio adatto a quasi ogni applicazione.
Gli acciai con un grado di purezza particolarmente elevato sono detti acciai di qualità. Se la lega contiene inoltre almeno il 10,5% di cromo, l’acciaio diventa inossidabile; il contenuto di cromo determina la resistenza alla corrosione. Gli acciai per utensili si distinguono per ottime proprietà meccaniche, elevata resistenza all’usura, tenacità e durezza.
Tradizionalmente gli acciai vengono lavorati per forgiatura o asportazione di truciolo, ad esempio con la fresatura CNC. Inoltre i componenti in acciaio possono essere realizzati in modo additivo.
Per la fusione laser selettiva sul PROTIQ Marketplace sono disponibili tra gli altri:
- Acciaio inossidabile – 1.4404, 1.4540, 1.4542, 1.4125 (440C) e CX
- Acciaio per utensili – 1.2709 e 1.2343 (H11)
- Acciaio da bonifica – 1.7225
Metallo
Rame
Il rame si distingue soprattutto per la sua conducibilità elettrica e termica molto elevata: con fino a 58 MS/m è il miglior conduttore dopo l’argento. Insieme alla sua buona deformabilità, ciò lo rende uno dei materiali più importanti per l’elettrotecnica e per componenti con funzioni di riscaldamento o raffreddamento.
Il rame è utilizzato da migliaia di anni ed è considerato un metallo seminobile. Oltre al rame puro, che raggiunge i valori di conducibilità più elevati, a seconda dell’applicazione si utilizzano leghe di rame: migliorano ad esempio resistenza e rigidità, ma la conducibilità diminuisce.
Di solito il rame si utilizza sotto forma di cavi, lamiere, profili estrusi piegati o pieno lavorato. Realizzato in modo additivo è particolarmente adatto per induttori, sbarre collettrici, scambiatori di calore e dissipatori con canali integrati.
Per la fusione laser selettiva sul PROTIQ Marketplace sono disponibili tra gli altri:
- Rame puro – fino a 59 MS/m (≈ 101% IACS), anche nella variante low-O₂
- Rame RS
- CuCr1Zr – rame-cromo-zirconio per componenti meccanicamente sollecitati
Metallo leggero
Alluminio
L’alluminio è un metallo leggero: con una densità pari a circa un terzo di quella dell’acciaio è particolarmente interessante per la costruzione leggera. Offre inoltre una buona conducibilità elettrica e termica e una buona resistenza alla corrosione.
A seconda dell’applicazione e del processo produttivo esistono numerose leghe di alluminio con proprietà meccaniche diverse; a seconda della composizione possono inoltre essere indurite con un trattamento termico. Le leghe da fonderia sono pensate per la pressofusione di alluminio in grandi quantità, le leghe da deformazione plastica per processi di formatura e asportazione di truciolo come tornitura e fresatura CNC – raggiungono resistenze molto elevate e si utilizzano ad esempio per profili estrusi e componenti molto sollecitati.
Oltre ai processi tradizionali, l’alluminio si presta molto bene alla produzione additiva, in particolare alla fusione laser selettiva.
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Lega di zinco
Zinco e Zamak 5
La lega di zinco Zamak 5 viene lavorata ampiamente nella pressofusione di zinco. I getti in zinco offrono elevata precisione dimensionale, buone proprietà meccaniche e – con un rivestimento superficiale – un’estetica di alta qualità. Per prototipi e piccole serie, però, la pressofusione di solito non è economica; qui la produzione additiva è un’alternativa.
Allo stato puro lo zinco si usa soprattutto per la protezione dalla corrosione di materiali in ferro e acciaio e nella produzione di batterie. Zamak indica una famiglia di leghe di zinco con aggiunte di alluminio, magnesio e rame. Insieme alla pressofusione di alluminio, in questo modo si producono in grandissime quantità molti componenti metallici di uso quotidiano. Rispetto ai componenti in plastica, quelli in zinco offrono estetica e tatto di qualità superiore e migliori proprietà meccaniche.
Poiché la stampa 3D non richiede utensili, i componenti in Zamak 5 possono essere prodotti già prima della grande serie prevista – per prototipi, piccole serie e ricambi.
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Lega di rame
Ottone
L’ottone è una lega di rame e zinco. Sono caratteristici il colore giallo oro, la buona lavorabilità alle macchine utensili, l’elevata resistenza alla corrosione e la buona conducibilità termica. In combinazione con componenti in acciaio, grazie alle buone proprietà di scorrimento l’ottone è adatto ad esempio per cuscinetti a strisciamento, ingranaggi e guide.
Al diminuire del contenuto di zinco il colore giallo oro vira verso l’oro rosso e le proprietà del rame emergono maggiormente. Grazie al suo colore l’ottone è adatto anche ad applicazioni decorative e di gioielleria – parti personalizzate, spesso molto complesse, che si prestano bene alla produzione additiva.
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Altri metalli
Quali altri metalli sono disponibili per la stampa 3D?
Oltre ad acciaio, rame, alluminio, zinco e ottone, per la fusione laser selettiva sono disponibili altri metalli per requisiti particolari – ad esempio il titanio per la costruzione leggera, le leghe a base di nichel per le alte temperature o l’Invar 36 per una dilatazione termica molto ridotta.
- Titanio – Gr. 5 (3.7164) e Gr. 23 ELI (3.7165)
- Inconel – IN625 e IN718
- Cobalto-cromo – CoCrW
- Lega ferro-nichel – Invar 36
- Magnesio
Processi
Componenti in metallo con stampa 3D, lavorazione CNC e colata
I componenti in metallo si possono realizzare in modo additivo con la fusione laser selettiva, per asportazione di truciolo con la lavorazione CNC oppure con processi di colata. A seconda del componente e del materiale puoi scegliere il processo direttamente nel configuratore o semplicemente richiederci il tuo progetto – dal pezzo singolo alla serie.
Stampa 3D (SLM)
Con la fusione laser selettiva i componenti in metallo nascono strato dopo strato direttamente dai dati 3D – senza utensili e con grande libertà di progettazione, ad esempio per canali interni o strutture leggere.
Lavorazione CNC
Con tornitura e fresatura si ottengono componenti con elevata precisione dimensionale e qualità superficiale definita – per pezzi singoli e prototipi come per le serie.
Processi di colata
Per quantità maggiori entrano in gioco i processi di colata. Se un processo di colata è adatto al tuo componente lo chiariamo volentieri nell’ambito di una richiesta di progetto.
Domande frequenti sui metalli nella produzione
Quali metalli si possono stampare in 3D?
Per la fusione laser selettiva (SLM) sul PROTIQ Marketplace sono disponibili tra gli altri acciaio inossidabile, acciaio per utensili, acciaio da bonifica, alluminio (AlSi10Mg), rame, CuCr1Zr, ottone, titanio, Inconel, cobalto-cromo, Invar 36, magnesio e la lega di zinco Zamak 5. Tutti i metalli per SLM
Qual è il metallo più leggero?
Tra i metalli citati, magnesio e alluminio hanno la densità più bassa; l’alluminio pesa circa un terzo dell’acciaio. Il titanio unisce una bassa densità a una resistenza molto elevata.
Quale metallo conduce meglio l’elettricità?
Il rame ha la conducibilità elettrica più alta dopo l’argento. Nella stampa 3D di PROTIQ il rame puro raggiunge fino a 57 MS/m (≈ 100% IACS) ed è quindi adatto ad esempio per induttori e sbarre collettrici.
Qual è la differenza tra acciaio e acciaio inossidabile?
L’acciaio inossidabile contiene almeno il 10,5% di cromo, che lo rende resistente alla ruggine. Più alto è il contenuto di cromo, migliore è la resistenza alla corrosione.
Quale acciaio è adatto alla costruzione di stampi?
Per la costruzione di stampi sono particolarmente adatti gli acciai per utensili come 1.2709 e 1.2343 (H11), perché offrono elevata durezza, resistenza all’usura e resistenza alla temperatura.
Lo Zamak si può stampare in 3D?
Sì. La lega di zinco Zamak 5 si può lavorare con la fusione laser selettiva. È adatta soprattutto per prototipi, piccole serie e ricambi per cui uno stampo per pressofusione non conviene.
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