L’era del Metal Replacement è appena cominciata

Quali sono i vantaggi del Metal Replacement?

  1. Alleggerimento strutturale
  2. Elevata resistenza specifica
  3. Minore volatilità dei costi delle materie prime
     

La tecnologia di stampa 3D Roboze sfrutta al massimo questa opportunità. 

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Metal Replacement, perché sostituire i metalli con super polimeri e compositi?

Metal Replacement significa sostituire i metalli con i polimeri: grazie alle loro proprietà meccaniche, termiche e chimiche, i polimeri e i materiali compositi ad alte performance possono abilitare nuove applicazioni estreme e sostituire metalli come il bronzo, l’ottone, l’acciaio inossidabile e le leghe di alluminio. Cosa succede quando il Metal Replacement incontra una tecnologia innovativa come la stampa 3D di Roboze?

Vantaggi del Metal Replacement con Roboze

Isolamento termico, elettrico e acustico

Usare polimeri al posto dei metalli significa investire in una modalità di lavoro più sicura. I metalli sono infatti elettricamente e termicamente conduttivi: la loro resistività volumetrica è solitamente inferiore a 10-5 Ohm/cm e la loro conduttività termica può arrivare fino a 400 W/(m*K) per il rame. La resistività volumetrica dei polimeri, invece, è compresa tra 1012 e 1019 Ohm/cm, mentre la conducibilità termica è di circa 0,43 W/(m*K) per il PEEK. 

Ridurre il peso delle parti significa risparmiare: nel settore aerospaziale e in quello dei trasporti un peso ridotto dei componenti comporta un aumento dell'autonomia, dunque una riduzione del carburante consumato. La densità dei metalli varia in un ampio intervallo: per le leghe di alluminio è di circa 2,7 g/cm3, per l'acciaio inossidabile 8 g/cm3, per l'ottone di circa 8,7 g/cm3. La densità dei polimeri, invece, è molto bassa ed è compresa tra 0,9 e 1,5 g/cm3. Il PEEK è l'84% più leggero dello SS316 e il 52% più leggero dell'alluminio 6063.

Lo sviluppo di nuovi compositi, principalmente rinforzati con fibre di carbonio, ha aumentato notevolmente la resistenza a trazione. Il Carbon PEEK di Roboze può avere una resistenza a trazione fino a 138 MPa, addirittura superiore a quello di alcune leghe di alluminio come l'Aluminio 6063 (carico di rottura di 130 MPa). Ciò consente al Carbon PEEK e al Carbon PA di sostituire l'alluminio nell'industria manifatturiera.

Sia i metalli che i polimeri e compositi hanno elevate proprietà meccaniche. I metalli, però, hanno un'elevata densità a differenza dei polimeri e compositi, caratteristica che comporta una resistenza specifica più ridotta. La Carbon PA, per esempio, ha una resistenza specifica di 98,6 MPa*cm3/g, cioè più del doppio della resistenza specifica dell'alluminio 6063 e quasi un terzo superiore all'acciaio inossidabile 316.

I metalli industriali comuni fondono a temperature molto elevate, i polimeri standard non resistono bene a temperature superiori a 100°C, mentre polimeri e compositi ad alte performance possono raggiungere i 280°C, consentendone l’utilizzo in un intervallo di temperatura più ampio.

I metalli possono essere soggetti a corrosione, mentre i polimeri resistono a una vasta gamma di sostanze chimiche, sia acidi che basi. Il PEEK e i suoi compositi, ad esempio, risultano estremamente resistenti ad un'ampia gamma di sostanze chimiche come carburanti, lubrificanti, idrogeno, cloro, acqua di mare, nitrato di ammonio e molti altri.

Perchè scegliere il Metal Replacement?

  • Conservazione e ottimizzazione delle caratteristiche meccaniche, termiche e chimiche richieste;
  • Miglioramento delle caratteristiche dielettriche e isolanti, riduzione delle vibrazioni e del rumore;
  • Riduzione del peso (più del 50%): i prodotti leggeri sono più ergonomici, e migliorano la sicurezza dei lavoratori;
  • Costi di produzione inferiori, lead time ridotto;
  • Maggiore libertà di design che migliora l’efficienza delle parti;
  • Minore volatilità dei costi delle materie prime, riduzione del materiale di scarto.

Fai crescere il tuo business con il Metal Replacement di Roboze

Sostituire i metalli è più facile che mai con polimeri ad alte performance e materiali compositi stampati in 3D con le soluzioni Roboze. La tecnologia sviluppata mette insieme i vantaggi del Metal Replacement e della manifattura additiva. La specializzazione di Roboze nel Metal Replacement 3D Printing è uno strumento prezioso per integrare la produzione tradizionale, producendo piccoli lotti personalizzati e riducendo i costi e i tempi di consegna di prodotti finiti. L'aumento della competitività, il miglioramento della reputazione aziendale, la produttività e l'aumento dei profitti sono benefici diretti sperimentati dalle aziende che si sono aperte all'innovazione Roboze in risposta all'accelerazione tecnologica e alla concorrenza su scala globale.

Scopri come anche tu puoi beneficiare di tutti questi vantaggi!

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Applicazioni e industrie

Marittima

Metal Replacement nell'industria nautica

In questo settore uno dei metalli più utilizzati è l'ottone, perché è facile da lavorare, resistente all'acqua di mare e antibatterico. Grazie alla resistenza chimica all'acqua di mare, PEEK e Carbon PEEK possono sostituire l'ottone. Recentemente, come illustrato in un caso studio, la stampa 3D di un ingranaggio in Carbon PEEK è stata utile per sostituire l'ottone piombato nell'industria marittima.

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Manifatturiera

Metal Replacement nell'industria manifatturiera

Per le proprietà meccaniche, la Carbon PA è in grado di sostituire maschere e dispositivi in alluminio in qualsiasi officina, con un carico di rottura fino a 138 MPa. Sono un esempio le dime di foratura, abitualmente realizzate in alluminio, che possono essere sostituite dalla Carbon PA.

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Chimica

Metal Replacement nell'industria chimica

In questo settore l’acciaio inossidabile è molto utilizzato, grazie alla sua buona resistenza chimica. Dall’altra parte, però, PEEK e Carbon PEEK possono garantire - oltre a una eccellente resistenza chimica - riduzioni di peso e una migliore ergonomia. Il PEEK, per esempio, a differenza dell’acciaio, è in grado di non corrodersi a contatto con cloruro, acido cloridrico, acido acetico o acido solfidrico.

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Perché i materiali a base polimerica stanno sostituendo i metalli?

L'industria delle materie plastiche ha fatto passi da gigante negli ultimi anni, sviluppando superpolimeri e materiali compositi che permettono la produzione di pezzi forti e leggeri in sostituzione di metalli.
Oggi questi polimeri stanno rivoluzionando diversi settori: dall'aerospaziale al settore dei trasporti, dove leggerezza significa migliori prestazioni, all'industria chimica ed energetica, dove un polimero capace di lavorare in ambienti difficili e ad alte temperature può ridurre notevolmente la necessità di manutenzione.
Secondo il Global Metal Replacement Sales Market Report 2021, il mercato globale della sostituzione del metallo è stato valutato 109 miliardi di dollari nel 2020 e raggiungerà i 170 miliardi di dollari entro la fine del 2027, crescendo ad un CAGR del 7,2% durante il 2022-2027.
Sempre più aziende guardano alla stampa 3D associata a questi materiali come uno strumento prezioso per integrare la produzione tradizionale, producendo piccoli lotti personalizzati e riducendo i costi e i tempi di consegna per i loro clienti.

Metalli:

  • soggetti a corrosione
  • peso elevato

Polimeri:

  • isolamento termico ed elettrico, acustico; resistenza chimica e alla corrosione
  • pesi ridotti e lavorabilità

L'era del Metal Replacement è iniziata

L’impiego di polimeri e compositi ad alte performance ha reso possibile il Metal Replacement nella produzione industriale. La tecnologia di stampa 3D Roboze sfrutta al massimo questa opportunità.

Stampa con Roboze

Chi è Roboze?

Roboze progetta e produce le stampanti 3D più precise del mondo per produrre parti con materiali compositi e super polimeri in sostituzione di metalli in industrie con condizioni di lavoro estreme. L'obiettivo principale è quello di plasmare un nuovo paradigma nella produzione digitale tramite una gamma completa di stampanti 3D avanzate sviluppata con la collaborazione dei migliori player mondiali avvicinando l'Additive Manufacturing agli standard della produzione tradizionale.
Attraverso la sua rete globale di manufacturing as a service con la produzione di parti on demand e just in time, la divisione Roboze 3D Parts, permette alle aziende di ridurre costi e tempi accorciando i passaggi della loro supply chain e digitalizzando il loro inventario.