Stampa 3D: Produzione di orologi ad alta precisione

Gli orologi, così come i loro movimenti, sono strumenti di misura precisi. Dovrebbero avere un bell’aspetto e soddisfare i gusti del cliente. Non è sempre facile combinare entrambi i requisiti.

Petra Möller (Head of Product Management di Sinn Spezialuhren) e il suo team si trovano spesso ad affrontare l’impresa di trasformare le idee di prodotto in realtà. Per raggiungere questo obiettivo, hanno recentemente iniziato a utilizzare la stampante 3D per stereolitografia (SLA) Form 3 per prototipare i loro modelli di orologi.

Da quasi 60 anni Sinn Spezialuhren è sinonimo di orologi meccanici multifunzione. Il suo portafoglio di prodotti copre di tutto, dagli orologi da pilota agli orologi subacquei, cronografi e timer di missione come quelli indossati da piloti, subacquei e l’unità tattica d’élite GSG 9 della polizia federale tedesca. Durante il processo di sviluppo, il design di un orologio è fortemente influenzato dalla funzionalità che ci si aspetta da esso, che spesso pone sfide per il team.

Migliorare lo sviluppo del prodotto con prototipi stampati in 3D

Nils Hunder lavora nel team di Petra Möller allo sviluppo e all’ingegnerizzazione di casse, movimenti e cinturini per orologi. Il lavoro del team è guidare lo sviluppo del prodotto verso la produzione in serie e collaborare con tutti i reparti.

Le parti dell’orologio sono spesso piccole, con dettagli precisi che influenzano in modo significativo l’aspetto e la funzionalità di un dispositivo dell’orologio. Alcune delle domande fondamentali durante il processo di sviluppo sono state se le proporzioni dell’orologio fossero corrette, l’aspetto della cassa sul braccio o il modo migliore per fissare il cinturino alla cassa.

I disegni digitali o manuali spesso non trasmettono in modo ottimale la realtà del prodotto finale indossato sul braccio. Affinché lo sviluppo del prodotto abbia successo, è molto utile creare prototipi prima che l’orologio entri nella fase di produzione in serie.

“L’uso precoce di prototipi riduce al minimo gli sprechi di investimento e lo sviluppo errato”.

Petra Möller, responsabile della gestione dei prodotti

Finora, Sinn ha esternalizzato la produzione di prototipi a un fornitore di servizi esterno. All’inizio, i modelli di orologi erano realizzati mediante stampa 3D SLA con una resina sintetica, molto delicata e facile da rompere. Non era il materiale giusto per i modelli che dovevano essere provati anche sul braccio per trovare il look and feel giusto.

Il team è quindi passato alla stampa 3D con stampanti 3D di modellazione a deposizione fusa (FDM) e un materiale simile alla cera. Tuttavia, questi modelli dovevano ancora essere fusi in alluminio, il che costava molto tempo e denaro. “Prima, i prototipi venivano utilizzati molto più tardi nel processo di sviluppo. Tutto era già finito a quel punto e prima di premere il pulsante di avvio sulla macchina CNC, abbiamo guardato l’orologio un’ultima volta”, ha affermato Hunder.

Il desiderio del team di stampare in 3D in loco ha portato Hunder a seguire 3d-type per molto tempo. Era entusiasta della qualità della finitura liscia delle stampanti 3D SLA, sebbene non fosse convinto dalla Form 1 e dalla Form 2 del loro valore aggiunto. Poiché l’uso di strutture di supporto è spesso richiesto con la tecnologia SLA, il team è stato a lungo indeciso se una stampante FDM con strutture di supporto pulibili e una superficie più ruvida sarebbe stata la scelta migliore.

Alla fine, sono state la qualità della superficie e la facilità di rimozione delle strutture di supporto sulla Form 3 a convincere Petra Möller e Nils Hunder ad acquistare la stampante insieme agli strumenti di post-finitura Form Wash e Form Cure. Da allora, la loro nuova stampante Low Force Stereolithography (LFS) è stata utilizzata regolarmente per lo sviluppo di prototipi.

Stampa 3D di prototipi ad alta precisione durante la notte

Grazie al laser ad alta precisione della Form 3, dettagli precisi come incisioni o increspature possono essere stampati sulla corona della cassa dell’orologio. Il suo materiale preferito è la resina nera, per la stampa di casse di orologi. I dettagli risultano migliori con uno spessore dello strato di 25 micron. La post-finitura non è quasi necessaria e la scatola può essere finita in un secondo momento. Ad esempio, può essere aerografato in seguito per ottenere il colore desiderato.

“Soprattutto, abbiamo utilizzato la Form 3 durante il processo di progettazione per vedere i primi schizzi il prima possibile e capire come sono le proporzioni dell’orologio e come ci si sente quando lo si indossa al polso”.

Nils Hunder, Ingegneria e Sviluppo Prodotto

Il team ha scoperto che era essenziale utilizzare Form Wash e il corretto processo di lavaggio per le parti stampate in etere monometilico di glicole tripropilenico con un risciacquo con alcol isopropilico. Le cinghie hanno canali sottili che possono intasarsi e intrappolare la resina durante la post-polimerizzazione se i modelli non sono stati lavati correttamente.

A parte questo dettaglio, l’implementazione della stampa 3D a Sinn Spezialuhren è stata come un gioco da ragazzi. La stampa 3D è ora utilizzata nelle prime fasi di sviluppo di prototipi e modelli. I modelli vengono solitamente stampati durante la notte in modo che tutte le modifiche necessarie o le nuove iterazioni possano essere apportate presto.

Grazie al catalogo in continua evoluzione dei materiali per le stampanti 3D di 3d-type, il team riceve regolarmente anche suggerimenti per nuove idee da provare durante la prototipazione. Ad esempio, la nuova Flexible 80A Resin ha la stessa durezza Shore del silicone utilizzato per i cinturini degli orologi reali, quindi il team Sinn ha già utilizzato il materiale per stampare in 3D prototipi simili al silicone.

Strumenti di stampa 3D veloci ed economici per l’orologeria

Dopo aver acquistato la loro prima stampante 3D, il team Sinn ha presto scoperto altri preziosi usi potenziali per la stampante oltre alla prototipazione. La versatilità e l’affidabilità della Form 3 nella produzione di stampe di alta qualità si presta a una varietà di applicazioni sia nello sviluppo del prodotto che nella produzione.

Leggi il prossimo articolo per scoprire come l’azienda ha sfruttato la stampa 3D per produrre strumenti di produzione come supporti, infissi e apparecchiature di prova.



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