Nella fonderia in sabbia, il modello rappresenta uno degli elementi chiave del processo produttivo. Da esso dipendono la precisione dimensionale, la finitura superficiale e, in ultima analisi, l’assenza di difetti nel pezzo finale. La scelta del materiale del modello e delle tecniche di realizzazione non è quindi solo una questione economica, ma un fattore determinante per la qualità finale della fusione.
Cos’è il modello per fonderia in sabbia
Il modello è una replica (con opportune maggiorazioni e compensazioni) del pezzo da ottenere. Serve per creare l’impronta nella sabbia che costituirà la cavità dello stampo.
Nello specifico, le sue funzioni principali sono:
- Definire la geometria complessa del getto.
- Consentire una formatura corretta, garantendo che la sabbia aderisca perfettamente.
- Garantire la sformabilità: il modello deve poter essere estratto senza danneggiare la forma in sabbia (grazie a opportuni angoli di sformo).
- Integrare i sistemi di colata e alimentazione, predisponendo i canali dove scorrerà il metallo.
I materiali: una scelta determinante
La scelta del materiale influisce direttamente sulla ripetibilità e sulla precisione del processo. Di seguito analizziamo le soluzioni più comuni utilizzate per i modelli.
1. Il legno
In passato, il legno è stato il protagonista assoluto delle fonderie. Sebbene oggi sia stato in parte superato da materiali più moderni, conserva un ruolo specifico.
I vantaggi
È apprezzato per il basso costo, la leggerezza e l’estrema facilità di lavorazione, che permette tempi di risposta rapidi.
I limiti
Il legno soffre di una scarsa stabilità dimensionale. Essendo un materiale igroscopico, risente dell’umidità e dell’usura meccanica, portando a una durata limitata nel tempo.
Oggi viene impiegato principalmente per la produzione di prototipi o per piccole serie a bassa rotazione. Il suo utilizzo su larga scala è limitato dal rischio di variazioni dimensionali e da una finitura superficiale meno uniforme, che può aumentare la variabilità tra i vari getti.
2. Resine e materiali plastici (Poliuretano, Epossidici)
Per ovviare ai limiti del legno, l’industria moderna si è orientata verso materiali sintetici come le resine poliuretaniche ed epossidiche. Utilizzate principalmente per le medie serie, queste soluzioni offrono un ottimo equilibrio tra prestazioni e costi.
I vantaggi
Garantiscono buona stabilità dimensionale, superfici lisce e un’ottima resistenza all’usura a un costo medio. Possono essere lavorate tramite CNC o, per i soli prototipi, via stampa 3D.
I limiti
Le resine a densità più bassa possono essere sensibili alle variazioni di temperatura e a deformazioni nel tempo.
3. Metallo (alluminio, ghisa, acciaio)
I modelli in metallo sono riservati esclusivamente alle produzioni di serie o grandi volumi. Offrono durata elevata, stabilità dimensionale eccellente e massima resistenza all’usura.
I limiti
Comportano costi elevati, tempi di realizzazione più lunghi e costi di attrezzaggio e avvio produzione superiori.
4.L’innovazione della stampa 3D
La produzione additiva sta rivoluzionando il settore attraverso tecniche come il Binder Jetting (per stampi diretti in sabbia) e FDM / SLA per la creazione dei modelli. Questi materiali garantiscono elevata libertà geometrica, riduzione dei tempi di sviluppo ed eliminazione delle attrezzature tradizionali. Sono ideali per prototipi complessi, ottimizzazione dei canali di colata, campionature per fiere o anime particolarmente elaborate
I limiti
Costi ancora elevati per grandi volumi e proprietà meccaniche variabili.
Tecniche di realizzazione dei modelli
- Lavorazione tradizionale (manuale): si affida a utensili manuali o macchine semplici. È adatta a pezzi semplici o unici, ma presenta un’elevata variabilità e dipende fortemente dall’esperienza dell’operatore, aumentando il rischio di errori.
- Lavorazione CNC: la fresatura computerizzata di legno, resina o metallo garantisce alta precisione, ripetibilità, migliore qualità superficiale e una drastica riduzione dell’errore umano.
Aspetti progettuali critici
Per ottenere un getto perfetto, la progettazione del modello deve considerare fattori tecnici imprescindibili:
- ritiri e sovrametalli: il modello deve compensare il ritiro del metallo durante la solidificazione e includere sovrametalli per le lavorazioni meccaniche successive. Errori in questa fase portano a difetti dimensionali.
- Sformi (angoli di sformo): essenziali per l’estrazione. Se insufficienti, possono causare la rottura dello stampo e difetti superficiali.
- Rugosità: la finitura del modello influenza direttamente quella del getto: un modello ruvido produrrà una superficie scadente.
- Sistema di colata integrato: canali, materozze e attacchi possono essere inclusi nel modello. Una progettazione errata causa porosità, soffiature o mancata alimentazione.
Verso il futuro: le tendenze innovative
Il modello di fonderia sta diventando uno strumento di nuova generazione grazie a:
- digitalizzazione tramite processi CAD/CAM integrati.
- Simulazioni di colata (CAE) per prevenire errori.
- Modelli modulari e configurabili.
- Stampa 3D per la prototipazione rapida.
Perché affidarsi a Friber
In Friber consideriamo il modello un elemento strategico e non un semplice attrezzo. Grazie alla collaborazione con diversi fornitori qualificati, garantiamo una gestione ottimizzata. Quest’ultima permette di ridurre gli scarti e i rischi di produzione, migliorare la qualità del getto, aumentare l’efficienza produttiva e infine di semplificare la gestione dell’approvvigionamento.