Dall'idea alla realtà: Parti in plastica personalizzate per inventori e startup
La vostra idea di un nuovo prodotto è così grandiosa che si aggira nella vostra mente e potrebbe anche essere scritta su un foglio di carta o modellata al computer. Potrebbe essere qualcosa di reale, da tenere in mano, divertente e originale che nessuno vi ha mai mostrato. È interessante notare che... Per assemblare l'idea è necessario un pezzo di plastica specifico. Ho seguito una delle mie passioni. Si crea un prototipo per dimostrare che l'idea che avete ha senso. Eccitante, vero?
Poi la mia mente interiore inizia a chiedersi: “Come faccio a creare quel pezzo di plastica?”. L'obiettivo non è creare una fabbrica, ma solo produrre un piccolo oggetto in plastica. Una semplice ricerca sulla produzione di plastica fornisce informazioni su argomenti come stampaggio a iniezione, costi di attrezzaggio e quantità minima d'ordine. Beh, tutto sembra molto costoso e focalizzato a guadagnare migliaia di dollari, invece che uno solo. Viene da chiedersi se lasciare il disegno sul tovagliolo non fosse un'idea migliore.
Tuttavia, prima era un grosso problema dover trovare un singolo pezzo unico per la propria macchina. Una possibilità quasi solo per le grandi aziende con grandi budget. Con gli approcci tradizionali, i produttori possono produrre tonnellate dello stesso prodotto in una sola volta, molto rapidamente e a basso costo, una volta che tutto è stato preparato. Questa soluzione è l'unica possibile? Wow. Immaginate di tagliare la vostra ricetta con uno speciale tagliabiscotti fatto apposta per quella forma. Costruire e progettare quel tagliabiscotti è estremamente costoso. Di certo, nessuno scioglierà il cioccolato solo per poter fare un solo biscotto. Hanno deciso di preparare un numero enorme di biscotti per raggiungere il loro obiettivo di profitto. In sostanza, l'attrezzaggio per lo stampaggio a iniezione è simile a quello che ho descritto.
La sfida della produzione tradizionale
In altre parole, produttori di stampi per iniezione di plastica in passato non avrebbero prodotto qualcosa di unico per voi. Si basano sulla loro capacità di produrre una grande quantità di caffè. Aggiungere pellet di plastica, far funzionare le macchine, riscaldarle e produrre articoli da un'unica produzione non è un uso saggio delle macchine. Sviluppare uno strumento speciale per un singolo pezzo significherebbe avere un costo molto elevato.
Negli ultimi due decenni, i metodi di fabbricazione dei prodotti sono avanzati più di quanto avessimo mai immaginato. Finalmente è disponibile un eroe per chi cerca pezzi piccoli e non ha bisogno di un progetto di grandi dimensioni. Questo supereroe si chiamava Flash. La maggior parte delle persone si riferisce alla produzione additiva come alla stampa 3D.
La stampa 3D: Il cambiamento di gioco
La stampa 3D sembra incantevole, ma è solo il risultato della scienza. A differenza della lavorazione CNC e dello stampaggio a iniezione, nella stampa 3D ogni strato viene costruito passo dopo passo. Sembra che si possa creare un pezzo partendo da un semplice progetto elettronico. Le frasi non sono affatto uguali. Non dovrete acquistare strumenti esclusivi solo per fare alcune cose. Utilizzando le informazioni di un file digitale e i suoi materiali, è possibile modellare qualsiasi forma con gli strati.
Tecnologie e materiali di stampa 3D
Con la stampa 3D si possono fare diverse cose con la plastica. Quello che sto dicendo non è lo stesso rivestimento croccante di molti vecchi prototipi. Quasi tutti pensano alla FDM (Fused Deposition Modeling), in cui la plastica di petrolio viene fusa e spremuta come la colla a caldo attraverso un ugello per costruire il progetto dal basso verso l'alto. È possibile realizzare facilmente e a basso costo parti stampate in 3D in PLA (materiale semplice), ABS (robusto, meno) o PETG (un'alternativa tra PLA e ABS).
Esistono anche stampanti a resina che utilizzano resine SLA (Stereolitografia) o DLP (Digital Light Processing). In questo caso, la resina liquida diventa dura quando viene colpita dalla luce di una determinata lunghezza d'onda. Sono in grado di produrre parti più fini e più lisce rispetto alla FDM. Si pensi allo stile dei prototipi di gioielli o alle miniature presenti nei film o in TV. Si può trattare di qualsiasi tipo di resina rigida, oltre a resine flessibili o addirittura colabili.
Ricordiamo anche SLS (Selective Laser Sintering) e MJF (Multi Jet Fusion). Utilizzano polvere di plastica. Per formare l'oggetto, la polvere viene fusa utilizzando un raggio laser (nella SLS) o uno strumento simile a un getto d'inchiostro con un elemento riscaldante (nella MJF). Queste parti realizzate con le stesse tecniche sono generalmente molto resistenti e robuste, con una texture opaca e leggermente ruvida. Questo tipo di stampa 3D consente di utilizzare l'intero spazio della stampante per il confezionamento dei pezzi, poiché la polvere rimanente sosterrà qualsiasi pezzo inserito nella stampante.
Opzioni di produzione per parti in plastica personalizzate
Pertanto parlare di stampa 3D. Ha risolto il problema della necessità di avere solo una o poche parti in plastica per il proprio progetto. Accorgersi dell'esistenza della stampa 3D è solo l'inizio, non è vero? Se avete un'idea, la domanda più importante è: “Va bene, ma una volta progettata, dove farò produrre le parti del prodotto?”.”
Quando si considerano le opzioni, è come se ci si svegliasse e si dovesse decidere come prendere il caffè. Preferite prendervi il tempo di prepararlo a casa, andare a piedi o farvelo consegnare a domicilio?
Opzione 1: Acquistare la propria stampante 3D
Per esempio, si può diventare un mago della plastica acquistando un Stampante 3D.
È come mescolare la propria tazza di caffè preferita. Si è in grado di controllare al meglio il gioco. Una stampante propria consente di risparmiare tempo quando si apportano modifiche al progetto. Modificate il modello in CAD, premete stampa e il nuovo articolo sarà pronto in breve tempo. L'integrazione di questo metodo è fondamentale quando si costruiscono campioni, si testa l'aspetto e si migliora il design. Non importa quando avete bisogno di una copia, potete usare la vostra stampante tutte le volte che volete, risparmiando risorse e tempo.
In effetti, l'acquisto di una stampante implica una spesa e anche un certo tempo per abituarsi. Ci vuole un bel po' di tempo per abituarsi al programma. Sistemare la stampante, riparare le parti non stampate, comprendere le modifiche del software per i modelli 3D e capire una gamma di materiali: sono questi i nuovi compiti da imparare.
È necessario uno spazio sufficiente per tenere la stampante, potrebbe essere necessaria una ventilazione per alcuni materiali e la stampante non sarà in grado di costruire tutti i materiali e non si adatterà a tutti gli oggetti standard. L'acquisto di una stampante FDM per uso domestico non è costoso (Creality, Ender, Prusa, Bambu Lab sono buoni esempi), tuttavia questo tipo di apparecchiatura non produce stampe di alta qualità con la stessa velocità delle versioni costose presenti nelle aziende o nelle università. Un oggetto realizzato con la stampa in resina è molto preciso, anche se produce solo una piccola quantità e si prevede di tamponarlo dopo la lavorazione.
Di conseguenza, avrete bisogno di una stampante se create molti prototipi, se avete abbastanza tempo per gestirli e se potete gestire macchine prosumer. L'interattività garantisce una particolare soddisfazione nel vedere il proprio lavoro stampato.
Opzione 2: Stamperie e spazi per i maker
Considerate la vostra caffetteria locale vicina. Il locale dispone di strutture adeguate, saprà cosa sta facendo e potrebbe essere un ottimo posto per rilassarsi. In molte città è possibile trovare luoghi in cui è possibile stampare in 3D (makerspaces) o provare a farlo da soli con i servizi di stampa 3D locali. Si tratta di una buona idea se avete bisogno di pochi oggetti, non potete acquistare una stampante o avete bisogno di macchine che consentano di utilizzare materiali più avanzati.
Quando si decide per il locale, è possibile interagire con il produttore, chiedere la sua opinione e testare esempi dei risultati prodotti dalle sue macchine. È possibile imbattersi in un imprenditore che aiuta gli altri a trasformare le loro invenzioni o la loro arte in realtà. I makerspace sono meravigliosi perché di solito dispongono di una varietà di attrezzature (stampanti 3D, taglierine laser, macchine CNC e molte altre) e offrono lezioni o l'aiuto di guide esperte. Il costo comprende l'utilizzo delle attrezzature e dei materiali o, se si vuole, un'iscrizione.
Potrebbero verificarsi alcuni svantaggi. Le loro tariffe possono essere più alte, poiché si paga anche la loro esperienza e il tempo che impiegano le loro macchine. Inoltre, potrebbe essere difficile ottenere il pezzo se l'azienda è occupata. I diversi centri o luoghi di produzione avranno una gamma di servizi e forniture disponibili. Un'altra idea è quella di cercare online “servizi di stampa 3D vicino a te” o “makerspace [della tua città]”.
Opzione 3: Servizi di produzione online
Ordinare un caffè da Uber è come farsi consegnare un caffè unico che si desidera, in modo semplice e veloce. Collegarsi a un ufficio di servizi di produzione online è probabilmente una delle soluzioni più rapide e migliori per chi crea nuovi prodotti per ordinare un singolo articolo di plastica personalizzato o alcuni.
Si tratta di mercati digitali o di fornitori diretti di servizi che offrono molte stampanti 3D di alta qualità (oltre a macchine CNC per parti in plastica o servizi come la fusione di uretano). Si inserisce il proprio modello 3D sul loro sito web, si sceglie il tipo di materiale e il metodo di realizzazione, si scelgono le finiture extra e il loro software indica immediatamente il costo.
In questo caso i vantaggi sono molteplici. È possibile utilizzare un'ampia varietà di materiali di consumo con caratteristiche uniche (come la sicurezza alimentare, la resistenza alle alte temperature, l'estrema robustezza, la flessibilità e così via) che la maggior parte delle stampanti su piccola scala non offre. Le loro attrezzature sono perfezionate e assicurano che i pezzi siano sempre di alta qualità. Di solito è facile verificare sia il costo che i tempi di consegna di una serie di materiali e metodi. In genere, questi fornitori di servizi sono in grado di consegnare la maggior parte dei pezzi in pochi giorni, ma per settori e pezzi specifici potrebbe essere necessario più tempo.
Xometry, ProtoLabs (che ha acquistato anche Hubs), Shapeways e Sculpteo sono alcune delle aziende più note che operano in questo campo. Esistono differenze nelle specializzazioni di ciascuna azienda, nei prezzi e nel tipo di materiali disponibili. Aziende come Xometria e ProtoLabs possono aiutare il vostro prodotto per molti motivi, poiché i loro servizi non si limitano alla stampa 3D. Ci sono anche aziende come Shapeways che hanno iniziato con la stampa 3D per il pubblico, ad esempio per i gioielli, e ora lavorano con materiali e prodotti industriali.
Il problema principale dei servizi online, in un certo senso, è che sono meno individuali rispetto all'acquisto in un negozio pratico. Tuttavia, il servizio clienti è facilmente raggiungibile in caso di problemi con il sito web. Naturalmente, dovrete anche pensare ai tempi e ai costi di spedizione del vostro pacco.
Opzione 4: Consulenti specializzati o piccoli studi
Siete fortunati se scoprite il torrefattore che ha imparato a preparare un chicco di caffè raro e unico. In alcuni casi, potreste scoprire che il vostro ruolo non è così semplice, richiede l'uso di un tipo specifico di finitura o di materiale o semplicemente vi piace avere un esperto che vi spieghi i pro e i contro. Alcuni designer 3D, ingegneri o piccole agenzie possono aiutarvi a creare il vostro oggetto o a consigliarvi il modo giusto per produrlo.
Se vi rivolgete a un'azienda più piccola o a un singolo freelance, potete aspettarvi servizi personalizzati. Potrebbero sapere come lavorare con un certo tipo di stampa, inchiostro o finitura. Spesso possono rivedere il modello 3D e consigliare alcune piccole differenze che renderanno la produzione molto più fluida ed efficiente.
Tuttavia, può essere difficile trovare un freelance di qualità. Molte aziende si mettono in contatto con questi freelance attraverso diversi tipi di referenze o servizi online. Il prezzo può variare notevolmente a seconda dei professionisti e di tutte le risorse di cui dispongono. Sceglietelo quando il progetto è impegnativo, vi serve la consulenza di un esperto o vi interessa una relazione forte.
Metodi di produzione alternativi
C'è qualcos'altro che posso fare con una stampante oltre a usarla per stampare?
Sebbene la stampa 3D sia ottima per qualsiasi pezzo in plastica difficile da realizzare, una breve nota: esistono anche altre opzioni per realizzare pezzi in plastica quando ne servono pochi.
Prima ho detto che la lavorazione CNC è uno strumento in grado di lavorare con le materie plastiche. È particolarmente indicato per le aree in cui le misure e le superfici devono essere estremamente precise o esatte. Per i pezzi costituiti da blocchi discreti, il CNC può essere d'aiuto, ma un pezzo unico o con molte parti organiche è più adatto alla stampa 3D.
È inoltre possibile riprodurre alcuni pezzi con l'uretano colato, detto anche "uretano". Colata sotto vuoto. Si stampa un pezzo in 3D, lo si circonda con materiale di stampaggio in silicone, si rimuove il pezzo e poi si utilizza lo stampo per formare delle copie utilizzando la resina (che conferisce al calco le proprietà di numerose plastiche di produzione). Se avete bisogno di 5, 10 o 20 copie, questa soluzione funziona bene, ma poiché la creazione dello stampo e la stampa di un prototipo sono necessarie per un solo pezzo, non è l'opzione migliore.
Scegliere il giusto percorso produttivo
Cosa si può fare per trovare il percorso più adatto?
Una buona notizia: potete scegliere il modo in cui pagare il Sal. Come fare per sapere quale parte in plastica personalizzata è ideale per le vostre esigenze? In sostanza, le risposte ad alcune domande possono guidare il vostro progetto.
- Quale deve essere la funzione del pezzo? È molto importante. Sarà esposto a forti sollecitazioni? È flessibile? Resistere al calore? Dovrà essere bello e dare una sensazione di benessere? Assicurarsi che tutto sia realizzato nelle dimensioni esatte? Le caratteristiche necessarie al prodotto determineranno in larga misura il dispositivo di manipolazione (e quindi il macchinario o l'approccio) da utilizzare. La semplice verifica delle dimensioni di un prototipo con un PLA FDM stampato è sufficiente, ma per un utilizzo pratico è meglio utilizzare qualcosa di più resistente come il nylon SLS o una resina.
- Quanto è complessa la forma? Come ho già detto, la stampa 3D funziona meglio con progetti difficili e organici. Se avete bisogno solo di un'area semplice con dettagli prodotti dal taglio, la CNC potrebbe essere un'alternativa, ma è comunque meno usuale per una piccola forma unica rispetto alla stampa 3D.
- Cosa potete permettervi per la vostra casa? È più costoso acquistare la propria stampante, ma ogni nuova stampa sarà meno costosa. I servizi offerti dai negozi locali e online non richiedono attrezzature di stampa, ma i prezzi includono i costi aggiuntivi che ogni azienda deve sostenere. La maggior parte dei servizi online stabilisce i prezzi in base al tipo di prodotto richiesto, al processo di produzione necessario e al tempo necessario.
- Quando è necessario averla? Quando il pezzo del dispositivo è richiesto rapidamente (come ieri), la stampa a casa è la più veloce, a patto che si conosca bene la stampante. I negozi locali saranno veloci, purché non ci sia una lunga fila. Le aziende online possono fornire tempi di consegna diversi e si può ottenere una maggiore velocità pagando un supplemento.
- Deve avere un'elevata precisione? L'accuratezza e la tolleranza di ciascun processo variano. Se avete bisogno di un contatto preciso con altri componenti, dovreste optare per una procedura accurata (ad esempio, SLA, MJF o CNC) e magari scegliere un fornitore di servizi in grado di garantire una precisione elevata. Per saperne di più tolleranze di stampaggio a iniezione e loro impatto sulla qualità dei pezzi.
- Lavorate da molto tempo con le tecnologie? È facile per voi riparare le macchine e familiarizzare con vari tipi di software (quando aggiungete una stampante)? Se volete, potete semplicemente caricare il vostro progetto e lasciare che un'azienda produca i vostri prodotti.
Tenere conto di questi punti vi guiderà verso il risultato giusto. Se avete bisogno di stampare solo una parte di un nuovo prodotto per i primi test, l'utilizzo di un servizio di stampa 3D online è spesso più conveniente ed equilibrato, poiché non è necessario acquistare una macchina.
Come iniziare con i servizi di produzione online
Mi sembra che un servizio online sia adatto alle mie esigenze. Di cosa ho bisogno per fare ciò che voglio?
Ottima scelta! Allora, qual è il requisito fondamentale prima di accedere a uno di questi siti? La progettazione del vostro pezzo nel mondo digitale. È necessario creare un modello 3D del pezzo. Nella maggior parte dei casi, questo viene realizzato con un software CAD.
Se avete appena iniziato con la modellazione 3D, non c'è da preoccuparsi. Alcuni strumenti molto potenti sono abbastanza facili da usare. Con Tinkercad, È possibile iscriversi gratuitamente, utilizzare la versione web e fare affidamento sul trascinamento degli elementi per costruire forme semplici. Se il modello è molto dettagliato, Fusion 360 di Autodesk è una scelta preferibile, poiché è gratuito per i principianti e utilizzato dai professionisti del settore. Altre applicazioni sono SolidWorks, Onshape e Rhino, ma Fusion 360 tende a essere un modo eccellente per i maker di iniziare.
Di solito, dopo aver realizzato il modello 3D, lo si esporta in un formato utilizzabile da stampanti e produttori 3D. Il formato STL (.stl) è utilizzato principalmente perché delinea chiaramente la geometria utilizzando un gruppo di triangoli. Lo svantaggio principale di STEP (.step) e 3MF (.3mf) è che alcuni software non li supportano, mentre STL è compatibile con quasi tutto.
Un modello 3D deve essere progettato con grande cura e attenzione. Quando un modello non è progettato correttamente, le stampe o le parti finali potrebbero non funzionare correttamente. Il vostro documento potrebbe essere rivisto automaticamente da un servizio web, ma è meglio ricontrollare prima il vostro progetto. Per ulteriori informazioni, consultare il nostro Guida alla progettazione per la producibilità (DFM).
Il processo di ordinazione online
Come acquistare prodotti online
Ad esempio, avete progettato un modello 3D perfetto che ora è pronto per la fase successiva. Andate su Xometry o Shapeways su Internet. Come avviene esattamente?
Di solito è necessario creare un account prima di accedere alla parte del sito dedicata al caricamento del modello 3D. Tutto ciò che dovete fare è spostare il vostro file STL (o accettato) nel caricatore. Dopo aver analizzato il vostro modello, vi fornirà tutti i processi e i materiali che potrete utilizzare per creare il pezzo in questione.
Questo è il momento di porre le domande di cui abbiamo parlato prima. State cercando un pezzo che possa sopportare molte sollecitazioni? Potete usare il nylon SLS o diversi articoli ad alta resistenza costruiti con FDM. Se avete bisogno di un oggetto altamente dettagliato e di superfici lisce, questo approccio vi sarà utile. Rivedete le informazioni su SLA o MJF. Volete qualcosa di poco costoso e facile da applicare per un test di form-and-fit? La FDM con ABS o PETG potrebbe dare i migliori risultati. Per saperne di più su Come i tipi di materiale plastico influenzano le dimensioni finali dei pezzi.
Quando si scelgono le varie opzioni, dovrebbe essere visibile il preventivo per il lavoro e il tempo necessario. Da qui si può capire quali materiali e quali processi comportano più o meno tempo e denaro per il progetto.
Attenzione anche ai prodotti a basso costo! Amico, il costo può sembrare conveniente, ma potresti ottenere risultati da macchine non realizzate per l'alta qualità, con processi imprecisi e con tempi di attesa più lunghi. Prestate attenzione a come il produttore descrive le cose e come vengono realizzate. Considerate la finitura dello strato: la tintura o la levigatura a vapore possono spesso conferire al pezzo un aspetto molto più bello e curato.
Richiedere preventivi a diverse aziende è una decisione più saggia. Mettete lo stesso file su Xometry, ProtoLabs e Shapeways o qualsiasi altra piattaforma e vedete quale offre l'offerta migliore per la produzione del vostro pezzo. Potreste notare molte variazioni tra di loro. Tenete presente il costo della spedizione, che si aggiunge al prezzo di ogni pezzo.
Sfide e soluzioni comuni
Potreste incontrare problemi standard durante il viaggio verso la vostra parte.
Sebbene oggi siano disponibili molte opzioni, il processo iniziale per la creazione di un pezzo personalizzato non è sempre perfetto. A volte ci sono degli ostacoli e sapere che esistono vi aiuterà a gestirli.
Un dettaglio importante che viene trascurato è la considerazione delle proprietà del materiale. Avete trovato un bel modo per fissare la copertura, ma la plastica utilizzata è rigida e si rompe ogni volta che la provate. Prima di fare la vostra scelta, dovreste scoprire se avete bisogno di plastiche flessibili, rigide, resistenti al calore o ai raggi UV. Se non siete sicuri, controllate le schede tecniche o lasciatevi guidare dal fornitore di servizi.
Spesso accade che il progetto non sia adatto al processo selezionato. In alcuni casi, non tutti i tipi di stampa FDM producono caratteristiche perfette e questo è particolarmente evidente con pareti sottili ed elementi minuscoli. Sebbene esistano strumenti di analisi della progettazione o feedback su diversi siti web, imparare le basi del processo scelto sarà sempre utile. Ricordiamo che per la SLS è necessario evitare di inserire molta polvere non fusa all'interno delle cavità del progetto. La nostra guida su principi di progettazione per parti in plastica tratta di queste considerazioni in modo approfondito.
Anche dimenticare di controllare le tolleranze può causare problemi. Anche se il modello digitale in 3D sembra perfetto sullo schermo, l'articolo che si ottiene può presentare lievi differenze nelle misure. Se il pezzo deve essere stretto in un altro, si può lasciare uno spazio nel progetto per la regolazione o ricorrere alla levigatura o all'alesatura dei fori in un secondo momento.
A dire il vero, a volte si scelgono opzioni a basso costo su Internet e si finisce per non essere soddisfatti del proprio lavoro. Se l'aspetto o il ruolo del vostro componente dipendono da questo, scegliete materiali o produzioni noti per essere di buona qualità. Visitate il sito web del servizio per vedere quali sono le parti che potete far stampare nei materiali in esame.
Conclusione: Dare vita alla vostra creazione
Mettere insieme i pezzi: Legare la propria creazione
Avere l'idea in mente un secondo e poi tenerla in mano il secondo dopo? È davvero un'esperienza meravigliosa. L'idea viene confermata, si fa esperienza provando vari elementi e ogni passo diventa molto più soddisfacente.
Spesso l'esternalizzazione di parti in plastica personalizzate sembra difficile, poiché molte persone sono alle prime armi con questo processo. Fortunatamente, grazie alla stampa 3D e ai servizi di produzione accessibili online, le persone hanno più possibilità di fare ciò che vogliono. Leggete come altri imprenditori hanno gestito questa situazione nel nostro articolo su come lo stampaggio a iniezione a basso volume può trasformare la vostra startup.
Cercate di iniziare con metodi semplici. Cercate di progettare una parte semplice all'inizio. Se non siete sicuri, utilizzate un servizio di assistenza clienti di alta qualità. Siate aperti a fare domande e a discutere dei materiali o dei progetti online o con il personale dell'ufficio assistenza. Molti altri prima di voi hanno vissuto le stesse esperienze.
Se volete produrre il vostro disegno, trovate il modo di farlo investendo in una macchina, utilizzando un negozio vicino a voi o sfruttando i servizi di produttori online, a seconda di quale sia il più facile. Create il vostro sogno nel mondo reale usando il computer. Tutto inizia con la prima parte del prodotto. Ora avete capito dove potete trovarlo. Andate a realizzare una creazione straordinaria.
