L’accoppiamento di produzione additiva e sottrattiva per un progetto “mai fatto prima”: Dimensional Innovations crea la struttura indipendente più alta del mondo stampata in 3D
Quando si è trovata di fronte a un compito unico – creare un monumento commemorativo di nove piani con rigorose aspettative di sicurezza e design – Dimensional Innovations ha deciso di combinare le potenti tecniche di lavorazione additiva e sottrattiva. Il software CAD/CAM Mastercam ha diretto la macchina a doppio portale 1020 Thermwood Large Scale Additive Manufacturing che è riuscita a produrre il monumento.
Fatti rapidi:
- Prodotto utilizzato: Mastercam Mill, Multiaxis
- Settore: Insegne personalizzate, monumenti commemorativi e “spazi costruiti basati sull’esperienza”.
Dettagli del progetto
- La sfida: L’Al Davis Memorial doveva rispettare rigidi parametri di produzione. Doveva essere alto nove piani, pesare meno di 250.000 libbre, resistere a forti venti, avere superfici altamente riflettenti, essere ignifugo e rispettare il budget e i tempi previsti. Utilizzare solo la stampa 3D per creare una struttura di questo tipo sarebbe stato impossibile, viste le elevate aspettative in termini di finiture superficiali e di tempistiche.
- La soluzione: Mastercam, il software CAD/CAM più utilizzato per le applicazioni di lavorazione.
- Vantaggi:
- Può funzionare con quasi tutte le unità di lavorazione presenti sul mercato e gli ingegneri applicativi sono a disposizione per aiutarci a sviluppare le postazioni.
- Le ampie funzionalità CAD rendono la progettazione facile e veloce, il tutto all’interno della stessa interfaccia della parte CAM.
- La fresatura a 3 e 5 assi può essere gestita dalla stessa interfaccia.
- I percorsi utensile multiasse avanzati semplificano la programmazione su cinque o più assi.
- La Tool Library di Mastercam può importare le informazioni sugli utensili direttamente dai produttori.
- La verifica e la simulazione complete sono possibili senza costosi componenti aggiuntivi.
Dimensional Innovations è un’azienda leader nel settore del design e della produzione, specializzata nel fornire esperienze coinvolgenti all’interno di uno spazio costruito per i giganti dell’intrattenimento e le aziende Fortune 500. Grazie alla loro esperienza nel realizzare l’impossibile, sono stati scelti dall’organizzazione dei Las Vegas Raiders per creare un monumento commemorativo di nove piani per il defunto Al Davis, ex proprietario della squadra. Le dimensioni del monumento, alto nove piani, rendevano la produzione difficile per la maggior parte delle aziende degli Stati Uniti. Se a ciò si aggiungono i rigidi parametri stabiliti dall’organizzazione dei Raiders e dalla Manica Architecture, l’azienda responsabile della costruzione del nuovo stadio, il progetto è diventato quasi impossibile. Il monumento doveva pesare meno di 250.000 libbre, essere in grado di resistere a un forte carico di vento, offrire una superficie riflettente eccezionale, simile a quella del Cloud Gate di Anish Kapoor a Chicago, rispettare rigorosi standard di sicurezza, come l’ignifugazione, e rimanere fedele al progetto iniziale, oltre ad avere un budget e una tempistica ben precisi.
La soluzione di DI è stata quella di stampare in 3D il monumento e di utilizzare la lavorazione a 5 assi per rifinire le parti, in modo da ottenere tolleranze incredibilmente strette. L’azienda ha acquistato una macchina a doppio portale 1020 Thermwood Large Scale Additive Manufacturing (LSAM) appositamente per realizzare il monumento. L’unità ospita una testa di stampa su un lato e una testa di fresatura a 5 assi sull’altro.
Il primo passo dopo la messa a punto del progetto e del piano di produzione è stata la costruzione della struttura stampata in 3D della torcia. L’LSAM ha funzionato 24 ore su 24, 7 giorni su 7, per produrre 226 blocchi, ognuno dei quali pesa circa 350 libbre, e 5.580 strati stampati. Dopo la stampa, ogni pezzo è stato lavorato sul lato router a 5 assi della macchina con una tolleranza di 0,005″. Chris Lanio, programmatore CNC di Dimensional Innovations, ha dichiarato: “Con l’LSAM possiamo stampare un pezzo, posizionare la tenda e il giorno dopo lavorarlo in quel punto esatto”. Nessuna manipolazione ingombrante, nessuna ora di lavoro in più: solo una produzione efficiente.
Lanio ha continuato: “La struttura di base della torre è essenzialmente una clessidra, quasi una forma ellittica. Quindi non ci sono due parti uguali”. Ogni pezzo è di circa un metro e mezzo per un metro e mezzo e lo spessore della base è di circa 6 pollici. Tutti i pezzi sono realizzati in policarbonato con l’aggiunta del 20% di carbonio come agente rinforzante.
Quando DI ha acquistato la sua LSAM, gli è stato consigliato di utilizzare Mastercam per gestire la parte di produzione sottrattiva. Il produttore della macchina ha sviluppato un componente aggiuntivo a gancio C per programmare il lato stampante della macchina che funziona perfettamente con questo specifico sistema CAD/CAM. Per mantenere la continuità, DI ha passato a Mastercam anche i programmatori a 3 assi. Fortunatamente, il software ha reso ogni fase del taglio più semplice e veloce.
La maggior parte delle parti era abbastanza simile da rendere più sensata la modifica dei file esistenti piuttosto che la programmazione ex novo di ogni parte. Il software CAD di Lanio ha reso tutto più semplice. “Sono stato in grado di memorizzare i dati comprovati, di riportarli indietro e di applicarli alla geometria. A lungo andare ho risparmiato molto tempo sull’aspetto della programmazione”, ha dichiarato. Quando modificava i modelli nella parte CAD del software, Lanio si affidava alla funzione Asse di foratura per disporre rapidamente la geometria e aggiungere fori su più angoli.
Una parte consistente della lavorazione è stata eseguita anche con la tradizionale fresatura a 3 assi, con operazioni come l’intaglio e la scanalatura, che il sistema CAD/CAM multiasse era pienamente in grado di supportare. Per tenere tutto organizzato, Lanio ha utilizzato la funzione Piani del suo software. Il sistema di coordinate di lavoro del software utilizza un sistema di coordinate cartesiane 3D per localizzare i pezzi nell’area di lavoro. La funzione Piani aiuta gli utenti a determinare gli angoli di vista, a disegnare le geometrie e ad associare gli angoli degli utensili ai materiali all’interno di quel sistema di coordinate. “Molte parti avevano 30 o 40 sfaccettature. Ho creato dei piani e poi ho importato i percorsi utensile da applicare a ciascuno di essi. È stata una transizione piuttosto fluida che ci ha permesso di continuare a lavorare a un buon ritmo e di ottenere due pezzi al giorno dalla macchina”, ha detto Lanio.
Il materiale era talmente abrasivo che per tagliarlo erano necessari inserti in diamante solido per gli utensili Sandvik di DI. “Abbiamo utensili molto specifici per questa macchina, quindi ho tutti questi utensili modellati nella mia libreria e posso importarli per lavori diversi”, ha detto Lanio. Mastercam Tool Library consente di importare i dati degli utensili dai produttori di utensili originali come Sandvik. I programmatori possono aggiungere le loro note sui migliori percorsi utensile e movimenti da abbinare a questi utensili, oltre che sulla loro efficacia su ogni macchina. “Ha memorizzato ottime strategie di taglio per queste diverse testate di inserti”.
Dopo aver progettato e codificato tutto per la lavorazione, Lanio ha controllato e ricontrollato il suo programma. “È utile avere un vero e proprio sistema di simulazione del codice G, perché così posso inviare i file degli utensili e dei pezzi al nostro software di verifica”. Il software di simulazione Vericut conferisce ulteriore forza alle funzioni di verifica del sistema di Mastercam. Il componente aggiuntivo di verifica conferma l’accuratezza del percorso utensile e le misure dimensionali, in modo che ciò che il programmatore vede sullo schermo sia esattamente ciò che avverrà sulla macchina.
Creare esperienze straordinarie che raccontino la storia di un marchio in modo autentico, efficace e unico è la passione di DI. Il loro team prende sul serio l’innovazione e non ha paura di trasformare il “mai fatto prima” in una nuova normalità.
Preventivo del cliente
“Sono stato in grado di memorizzare i dati comprovati, di riportarli indietro e di applicarli alla geometria. A lungo andare ho risparmiato molto tempo sull’aspetto della programmazione. È utile avere un vero e proprio sistema di simulazione del codice G, perché così posso inviare i file degli utensili e dei pezzi al nostro software di verifica”.
– Chris Lanio, programmatore CNC presso Dimensional Innovations
