Introduzione alla RP
Nello sviluppo di un nuovo prodotto, c’è sempre la necessità di produrre un singolo campione, o prototipo, del progetto o del sistema prima di allocare grandi capitali per nuovi insediamenti produttivi o linee di assemblaggio. Le ragioni principali di questo bisogno sono ovvie: il costo elevato del capitale e il notevole tempo necessario alla preparazione degli utensili di produzione. Di conseguenza, un prototipo funzionante è necessario per la valutazione del progetto e per la risoluzione di eventuali problemi prima che possa venir prodotto e commercializzato un prodotto complesso o un sistema.
Un processo di sviluppo tipico prevede un approccio iterativo. Questo processo iterativo si attua naturalmente quando (a) vengono scoperti errori di progetto o (b) vengono trovate soluzioni di design più efficienti o migliori dallo studio di un prototipo di generazione precedente. Il problema principale con questo approccio, tuttavia, è che la produzione di un prototipo può richiedere molto tempo. La preparazione degli utensili per la lavorazione può richiedere diversi mesi e la produzione di una parte complessa attraverso le convenzionali operazioni di fabbricazione può essere molto difficile. Inoltre, durante il tempo di preparazione del prototipo, la struttura ed il personale genera costi.
Un problema ancora più importante è la velocità con la quale si procede da un prodotto concettuale ad uno commercializzabile. In un mercato competitivo, infatti, è ben noto che introdurre un nuovo prodotto prima dei concorrenti generalmente significa che esso sarà più redditizio e che esso godrà di una quota maggiore di mercato. Allo stesso tempo, ci sono importanti condizionamenti verso la produzione di prodotti di alta qualità. Per questi motivi, esiste una esigenza molto comune di portare sul mercato prodotti di alta qualità rapidamente.
Una tecnologia che accelera notevolmente il processo iterativo di sviluppo del prodotto è il concetto e la pratica della prototipazione rapida (RP) – chiamata anche desktop manufacturing, digital manufacturing.
I primi sviluppi nella prototipazione rapida sono cominciati a metà degli anni 80. I vantaggi di questa tecnologia possiamo così riassumerli:
- I modelli fisici di parti prodotte da file CAD possono essere fabbricati in poche ore e consentire una rapida valutazione della efficacia di progettazione. In questo senso, la prototipazione rapida serve come importante strumento per la visualizzazione e per la verifica del progetto concettuale;
- Con materiali idonei, il prototipo può essere utilizzato nella operazioni successive per produrre le parti finali. A volte chiamato “prototipazione diretta”, questo approccio può fornire una tecnologia di produzione importante;
- La prototipazione rapida è anche utilizzabile, in alcune applicazioni, per produrre gli effettivi utensili di fabbricazione (rapid tooling). In tal modo, gli utensili possono essere ottenuti nel giro di pochi giorni.
I processi di prototipazione rapida possono essere classificati in tre gruppi principali: sottrattivi, additivi e virtuali. Come il nome implica, i processi sottrattivi implicano la rimozione di materiale da un pezzo che è più grande della parte finale. I processi additivi prevedono la costruzione della parte in modo incrementale, attraverso l’aggiunta di materiale. I processi virtuali, infine, utilizzano avanzate tecnologie di visualizzazione basate su computer per costruire un modello virtuale della parte.
Quasi tutti i materiali possono essere utilizzati tramite una o più operazioni di prototipazione rapida, come indicato nella tabella. Tuttavia, viste le loro più favorevoli proprietà, i polimeri sono il materiale di lavoro più comunemente usato oggi, seguito da metalli e ceramiche. Inoltre, nuovi processi vengono continuamente introdotti.
