Stampa a compressione: panoramica della tecnologia

Questo articolo riassume tutto ciò che è necessario sapere sulla stampa a compressione: come funziona come processo produttivo, i materiali adatti, vantaggi, limiti e applicazioni.

La stampa a compressione è un processo di fabbricazione utilizzato per creare vari prodotti e componenti, principalmente da materiali termoindurenti come materiali compositi, gomma o resina. Offre una varietà di opzioni uniche per la produzione di prototipi funzionali e prodotti a basso volume.

Cosa si intende per stampaggio a compressione?

La stampa a compressione è diventata una tecnologia essenziale in molti settori, contribuendo allo sviluppo di prodotti moderni che utilizziamo ogni giorno. La tecnica prevede la compressione della materia prima all’interno di uno stampo riscaldato, solitamente sottoposto a calore e pressione, fino a quando non assume la forma desiderata. Le parti stampate sono durevoli, economiche e adatte a molte applicazioni.

Come funziona la stampa a compressione?

Questo processo di stampa utilizza il calore e la pressione per conferire la forma finale desiderata della parte. Si tratta di una quantità misurata di materiale di stampa (preriscaldato) chiamato “carica” che viene compresso nella forma desiderata utilizzando due stampi riscaldati. Questi stampi di solito hanno una cavità preriscaldata e un meccanismo di pressatura verticale per costruire e mantenere efficacemente gli utensili richiesti.

Il materiale in eccesso fuoriesce dallo stampo sotto forma di bava (la plastica in eccesso che di solito viene espulsa dalla cavità dello stampo in corrispondenza della linea di divisione tra le due parti dello stampo).

Scheme of a moulding machine and its mains components
Schema di un macchinario di stampa e dei suoi componenti principali (Fonte: Wikipedia)

Questo processo di stampa funziona nel seguente modo:

  • Step 1 – Creazione degli stampi: Produzione degli attrezzaggi utilizzando metodi come la lavorazione meccanica, la pressofusione o la stampa 3D.
  • Step 2 – Preparazione della macchina: Pulizia dello stampo, aumento della temperatura e completamento delle altre procedure di preparazione necessarie in base alla macchina o al dispositivo in uso.
  • Step 3 – Preparazione della carica: Scelta del materiale e determinazione della quantità appropriata di materiale. Da evitare l’utilizzo di troppa carica, in quanto ciò può causare la fuoriuscita di materiale in eccesso dallo stampo, provocando sbavature che richiedono il taglio manuale.
  • Step 4 – Inserimento della carica: Posizionamento della carica al centro dello stampo inferiore.
  • Step 5 – Compressione della parte:  Chiusura dello stampo superiore, applicazione della pressione e attesa che il pezzo si formi. Alcuni costruttori utilizzano il calore durante la compressione, che può accelerare la produzione ammorbidendo le materie prime.
  • Step 6 – Rilascio della parte: Rimozione del pezzo finito dallo stampo.
  • Step 7 – Pulizia della parte: Rimozione manuale di eventuali sbavature di resina lungo i bordi e pulizia della parte secondo necessità prima dell’assemblaggio finale.

Tipi di stampa a compressione

Esistono diverse tecniche di stampa e ogni metodo differisce in termini di applicazione e materiali utilizzati.

Stampa a compressione idraulica industriale

Le grandi macchine per la stampa a compressione industriale sono ideali per la produzione commerciale di pezzi di grandi dimensioni. Impiegano presse idrauliche in grado di raggiungere un elevato livello di pressione per fabbricare e produrre parti grandi e uniformi. Gli operatori hanno il pieno controllo e monitoraggio del processo da un pannello di controllo separato.

Presse da banco

Le presse da banco più piccole sono le migliori per la produzione di parti di piccole e medie dimensioni. Le presse da banco solitamente occupano meno spazio rispetto alle grandi macchine di compressione industriale che però sono le migliori in caso di elevate tirature. Possiedono più punti di accesso che offrono a progettisti e operatori la flessibilità necessaria per rimuovere facilmente le parti finite e la bava prodotta. Inoltre, le dimensioni e l’ingombro ridotti le rendono ideali per l’impiego in impianti di produzione o magazzini più piccoli.

Stampaggio a compressione a freddo (senza calore)

Questa tecnologia viene solitamente eseguita utilizzando il calore ma, d’altro canto, esiste anche la compressione a freddo (senza calore) in cui la carica o le materie prime vengono generalmente preriscaldate prima di essere inserite all’interno dello stampo. Per le plastiche più morbide, non è necessario nemmeno il riscaldamento. Gli ingegneri e i produttori possono controllare la procedura e l’indurimento e anche abbreviare i cicli di produzione mediante l’introduzione tempestiva del calore.

Stampaggio a compressione a umido

La tecnica dello stampaggio a compressione a umido viene utilizzata per combinare epossidici, resine e molti altri liquidi con tessuti solidi. Le macchine per la compressione a umido sono molto comuni nelle linee di produzione di case automobilistiche come BMW, dove si realizzano prodotti resistenti e durevoli in meno tempo e a basso costo.

Materiali adatti alla stampa a compressione

Materie plastiche, termoplastiche e termoindurenti sono compatibili con il processo di stampa a compressione. I materiali termoplastici sono componenti che una volta riscaldati diventano morbidi e flessibili e si induriscono quando vengono raffreddati. Non presentano alterazioni delle proprietà chimiche e meccaniche anche dopo l’indurimento e quindi sono materiali che possono essere riscaldati e raffreddati (o risagomati) numerose volte.

Mentre per i termoindurenti le caratteristiche sono diverse. Diventano irreversibilmente polimerizzati con l’esposizione al calore e tutte le loro proprietà intrinseche vengono modificate e induriti in modo permanente per mantenere la forma data. Pertanto, possono essere modellati solo una volta e non sono ripetibili o rimodellabili.

I materiali utilizzati comunemente nello stampaggio a compressione includono:

  • Resina epossidica
  • Polietilene ad alta densità (HDPE)
  • Polietere etere chetone (PEEK)
  • Solfuro di polifenilene (PPS)
  • Politetrafluoroetilene (PTFE)
  • Silicone
  • Uretano
Compression moulded parts
Parti stampate a compressione (Fonte: Nolato)

Vantaggi del processo di stampa a compressione

Diamo un’occhiata ai vantaggi della stampa a compressione.

Economico

La stampa a compressione può essere definita il metodo di produzione più conveniente per la produzione di parti semplici, piatte e di grandi dimensioni. Piccole complicazioni di progettazione come tasche e curve sono accettabili, mentre le progettazioni molto più complicate spesso non sono possibili con la stampa a compressione.

Siccome lavora  a basse pressioni, i costi degli utensili sono più economici e gli stampi durano a lungo senza difetti come la deformazione, eliminando la necessità di essere sostituiti. Il problema principale dei tempi ciclo ridotti può essere contrastato producendo stampi multi-cavità per produrre più pezzi durante lo stesso ciclo.

Produce parti robuste

Il processo funziona posizionando la carica nello stampo diversamente dalla stampa a iniezione in cui la carica viene iniettata nello stampo, questo teoricamente elimina la presenza del flusso, i cordoni e i difetti come piccoli segni. Anche la stabilità strutturale delle parti stampate a compressione è maggiore rispetto a quelle a iniezione.

La produzione con materiali compositi è facilmente possibile con la stampa a compressione. Le parti composite offrono proprietà uniche oltre ad essere forti e durevoli.

Flessibilità nella progettazione

Uno dei principali vantaggi della stampa a compressione è la sua capacità di offrire una prototipazione economica. Ad esempio, stampi economici possono essere facilmente progettati su software CAD e stampati in 3D. Successivamente, questo stampo economico può essere utilizzato per eseguire quello a compressione per la prototipazione prima della costruzione dello stampo vero e proprio. In questo modo, può essere un metodo più vantaggioso per progettisti e ingegneri. Questo processo di produzione è anche una buona soluzione per produrre parti in gomma di colore uniforme.

Limitazioni della stampa a compressione

Sebbene questa tecnologia abbia molti vantaggi, presenta anche alcune limitazioni:

  • Non adatto per parti complesse. Quando il design diventa complesso, ad esempio, con dettagli intricati o angoli inclinati, si consiglia di non utilizzare la stampa a compressione in quanto non è possibile raggiungerli.
  • Tempo ciclo lento. Dura alcuni minuti rispetto allo stampaggio a iniezione che di solito è un processo da pochi secondi. Il tempo di lavoro associato aumenta anche a causa del tempo ciclo lento e quindi del costo del lavoro.
  • Creazione di sbavature e residui. Devono essere rimossi manualmente, il che si traduce in tempo extra e spreco di materiale.

Applicazioni del processo di produzione di stampa a compressione

Le parti stampate a compressione offrono una miriade di applicazioni in ogni settore commerciale:

  • Parti automotive: molte parti interne di auto e moto possono essere prodotte mediante la stampa a compressione. Parti di grandi dimensioni come i paraurti dei trattori e i componenti del motore in plastica vengono prodotti a basso costo con l’aiuto della stampa a compressione.
  • Computer, dispositivi di gaming e console: le tastiere per computer, i frame dei monitor e i controller per i videogiochi e i pulsanti possono essere stampati a compressione.
  • Utensili da cucina: stoviglie in plastica come piatti, tazze e posate possono essere stampate a compressione. Soprattutto le parti prodotte utilizzando melammina vengono solitamente stampate a compressione.
  • Componenti elettrici: prese elettriche, interruttori, frontalini e dispositivi di misurazione sono solitamente prodotti con questa tecnologia.
  • Parti di dispositivi medici e odontoiatrici: molte apparecchiature mediche e dentistiche in plastica e silicone utilizzate nella vita quotidiana, come i tappi delle siringhe, le impugnature delle apparecchiature e le maschere respiratorie sono prodotte utilizzando questo processo.
Compression moulded blue plastic bottle caps
Tappi in plastica blu stampati a compressione

Che differenza c’è tra stampa ad iniezione e a compressione?

La differenza principale nel funzionamento sta nel fatto che, nella stampa ad iniezione, la carica viene introdotta sotto forma di pellet nello stampo mentre invece, nello stampaggio a compressione, lo stampo viene chiuso o premuto contro la carica per ottenere la sua forma.

Al giorno d’oggi i produttori utilizzano entrambe le tecnologie, ma per diversi tipi di parti e possiedono applicazioni diverse. A volte ci sono parti grandi e molto grandi per le quali non è possibile realizzare uno stampo a iniezione. Questa situazione indica che lo stampo a compressione è l’ideale. Al contrario, per stampi complessi, lo stampaggio a iniezione è un’opzione migliore. Se il design è più semplice, le soluzioni stampate a compressione rimangono più economiche.

Siccome il materiale viene caricato direttamente nella cavità dello stampo, non vi è alcuna limitazione sul peso della parte che può essere realizzata oltre alle dimensioni della pressa e al tonnellaggio richiesto, mentre le presse per stampa a iniezione sono limitate nel peso della parte che possono produrre mediante il volume della canale di iniezione che riempie lo stampo.

In termini di velocità di produzione, lo stampaggio a iniezione ha un tempo ciclo più breve ed è quindi più veloce ed economico per la produzione di grandi lotti rispetto a quella a compressione lenta. D’altra parte, la tecnica dello stampaggio a compressione utilizza una bassa pressione ed è anche economica per lo stesso motivo. Anche lo spreco di materiale è ridotto e può essere vantaggioso quando si lavora con materiali costosi.

In conclusione, per la produzione di volumi elevati e parti complesse, le parti stampate a iniezione sono l’ideale mentre, per lotti medio-piccoli e progetti semplici, si consiglia lo stampaggio a compressione.

Conclusione

La stampa a compressione è un processo di produzione che consuma meno materiale e ha un costo inferiore rispetto a quello a iniezione poiché non sono necessari canali di colata, materozze o uscite per formare la parte. Di conseguenza, questa tecnica produce una finitura superficiale estetica e funzionale. Questo lo rende la tecnica ideale per grandi componenti piatti e curvi.

La semplicità delle macchine per lo stampaggio a compressione rende il processo un’opzione interessante per la prototipazione funzionale e la produzione di piccoli volumi. Inoltre, lo stampaggio a compressione è l’opzione migliore quando il materiale della parte utilizzato è impossibile da produrre utilizzando altre tecniche di stampa e occorre fabbricare compositi personalizzati.

guest
0 Commenti
Inline Feedbacks
View all comments