webinar 23 giugno 2021

1. MAKING
ADDITIVE REAL

2. PROGRAMMA
• PERCHÉ ADDITIVE MANUFACTURING?
• PERCHÉ LFAM?
• CMS KREATOR
• PROFILO DI CMS
• CONCLUSIONI
• D&R
COMPOSITI
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2021

3. PERCHÉ ADDITIVE MANUFACTURING?
COMPOSITI
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L’Additive Manufacturing (anche chiamato 3D printing) è la più
recente industria, con un tasso di crescita molto alto, molto
interessante per vari settori, per via dei considerevoli vantaggi che è
in grado di offrire, ma anche "green", perchè permette di consumare
meno materiale e meno energia.
Il Large Format Additive Manufacturing (LFAM), ovvero la stampa 3D
di grandi dimensioni, realizzata con estrusione a vite (Screw Extrusion
- SEAM) di granulato termoplastico è l’ultima evoluzione nel panorama
Additive.
LFAM / SEAM, insieme alla fresatura a 5 assi, sono le tecnologie della
nuova macchina utensile ibrida di CMS: CMS Kreator.
Perché Additive Manufacturing?

4. 4
Inizia la
produzione
della Ford
Model T in
catena di
montaggio
1913
Premio Nobel a
Giulio Natta per
la formula del
Polipropilene
Isotattico
1963
La prima F1
con la
monoscocca
realizzata in
fibra di
carbonio
1981
Brevetto SLA
(Chuck Hull -
3D Systems
Corporation)
1984
Brevetto FDM
(SScott Crump
- Stratasys).
Inizio vendite
dal 1992
1988
PLASTIC INDUSTRY
AUTOMOTIVE INDUSTRY COMPOSITES INDUSTRY
Additive Manufacturing:
l’industria più giovane
3D PRINTING INDUSTRY
Fonte: Wikipedia, 3D Systems, Stratasys, ReaserchGate; Oak Ridge National Laboratories
PERCHÉ ADDITIVE MANUFACTURING?
Sviluppo del
primo sistema
LFAM/SEAM
2014

5. 5
Additive Manufacturing: un tasso
di crescita annuo molto alto
• Fino al 2009, l’additive manufacturing è stato impiegato
principalmente per la prototipazione.
• Dal 2010 è stato impiegato anche nella produzione, per realizzare
parti finite e attrezzature di produzione (eg: toolings, jigs), con un
conseguente forte cambiamento del tasso di crescita.
Fonte: JEC Composites.
PERCHÉ ADDITIVE MANUFACTURING?

6. 6
Settori applicativi
Fonte: JEC Composites.
• LFAM / SEAM ha un
orientamento verso modelli
(es.: modelli di stile per auto) e
attrezzature di produzione
(es.: master di laminazione e
machining jigs per composito).
PERCHÉ ADDITIVE MANUFACTURING?

7. 7
Settori applicativi
Fonte: JEC Composites.
• LFAM / SEAM è interessante
per Aerospace, Automotive e
Industrial machines, il 61%
della crescita 2009-2019
dell’additive manufacturing.
PERCHÉ ADDITIVE MANUFACTURING?

8. PERCHÉ LFAM?
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• La produzione di pezzi in composito di nuova progettazione, richiede la
costruzione di un set di toolings: master di laminazione, stampi, jig di
lavorazione.
• Per i pezzi prototipali può essere necessario ripetere più volte la
produzione del set di toolings.
• I costi dei materiali impiegati e gli altri costi del processo di produzione
dei toolings, prototipali o di produzione, incidono sul costo dei pezzi finti.
• Alla fine della prototipazione e una volta esaurita la produzione dei pezzi,
i toolings devono essere smaltiti. Il problema è più sentito nel caso di
produzioni one-off.
L’Additive Manufacturing aumenta la competitività della
produzione di parti in composito, per i risparmi di materiale, di
energia e tempo che consente.
Il Large Format Additive Manufacturing permette di ridurre il
numero di componenti, per i volumi di stampa possibili.
Perché Large Format Additive
Manufacturing (LFAM)?

9. CMS KREATOR
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FORTI MOTIVI A FAVORE DI KREATOR
1. Soluzione esclusiva, progettata per integrare completamente
una macchina utensile e una stampante 3D per grandi formati.
2. Fattore di risparmio sui costi del materiale rispetto alle
tecnologie di produzione attuali: superiore a 5.
3. Consumo di materiale fino a 5 volte inferiore rispetto alle altre
soluzioni sul mercato, per stampare lo stesso pezzo.
4. Meno componenti secondari, tempi di produzione inferiori e
costi ridotti rispetto alle stampanti FDM di grandi dimensioni.

10. CMS KREATOR
ADDITIVE MANUFACTURING DI GRANDI DIMENSIONI (LFAM)
E FRESATURA CMS
CMS Kreator è un centro di lavoro
CMS su cui è montato un estrusore
con cui viene eseguito il processo di
Screw Extrusion Additive
Manufacturing (SEAM), aggiunto
alla fresatura standard a 5 assi.
Sviluppato in collaborazione con
COMPOSITI
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UN PASSO AVANTI NEI COMPOSITI
(ma anche altri settori ne possono trarre vantaggio)

11. CMS KREATOR
2.000
1.800
800
DIREZIONE
DI
COSTRUZIONE
VOLUME DI COSTRUZIONE
MAX ATTUALE
CMS KREATOR ARES
POTENZIALMENTE
SONO POSSIBILI
VOLUMI STAMPABILI
MOLTO GRANDI
GRAZIE ALLA BASE
MECCANICA CMS
CONFRONTO TRA VOLUMI STAMPABILI DELLE STAMPANTI 3D SUL MERCATO E L'AREA+ALTEZZA
COPERTE DALLA CORSA DEGLI ASSI LINEARI DEI CENTRI DI LAVORO CMS
AREA [m²]
ALTEZZA
[m]
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12. CMS KREATOR
ESTRUSIONE PROGETTATA PER OTTENERE ALTA QUALITÀ DEL
MATERIALE STAMPATO
• L'estrusore e il processo di estrusione sono stati progettati per
ottenere alta qualità del materiale stampato.
• E’ stato adottato un processo di estrusione classico: la fusione è ottenuta
mediante frizione e le resistenze sono usate solo come supporto termico.
• Alta qualità del materiale stampato significa “vacuum integrity”.
• Sin dalle prime fasi del progetto è stata testata la tenuta del vuoto.
ESTRUSORE CON
CONNESSIONE HSK
Portata massima: 1÷7 kg/h
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Fonte: Fraunhofer IWU.

13. CMS KREATOR
INTEGRAZIONE
TRA UNA MACCHINA
UTENSILE E
UNA STAMPANTE 3D DI
GRANDI DIMENSIONI
• Il trasporto del materiale che alimenta l’estrusore
è completamente integrato nella macchina.
• La vite dell'estrusore è azionata dall'elettromandrino.
• Il passaggio dalla stampa 3D alla fresatura, e viceversa,
è automatico e non richiede operazioni manuali.
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• La ricarica e la deumidificazione del
materiale avvengono fuori dalla macchina.

14. CMS KREATOR
ESEMPIO:
JIG DI LAVORAZIONE
STAMPATO IN 3D
Peso: 14,6 kg
Tempo di stampa 3D:
3 ore 30 min (F 14.000 mm/min)
Peso: 114 kg
Tempo di consegna tipico: 8 giorni
1.200
185
338
DIREZIONE
DI
COSTRUZIO
NE
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15. CMS KREATOR
ALTRI PROGETTI DEL
CMS KREATOR
ADDITIVE LAB
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16. CMS KREATOR
SVILUPPI FUTURI
(non ancora disponibili)
• STAMPA 3D A 45°
• ESTRUSORE DI ELEVATA PORTATA
• NECESSARIO UN PONTE O UN RAM SUPPLEMENTARE
(VEDERE SOTTO)
Portata massima:
20÷100 kg/ora
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17. CMS KREATOR
MINORE CONSUMO DI
MATERIALE RISPETTO
AI METODI
TRADIZIONALI
SUPERFICIE 3D
INGRESSO
ASPIRAZIONE
CANALI DI ASPIRAZIONE
GUARNIZIONE
CONNESSIONE
ASPIRAZIONE
FATTORE DI RIDUZIONE
DEI COSTI DEL
MATERIALE: > 5
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pieno
pieno
cavo
cavo

18. CMS KREATOR
MINORE CONSUMO DI
MATERIALE RISPETTO
ALLE SOLUZIONI SUL
MERCATO, UNITO AD
ALTA VELOCITÀ
CONSUMO DI MATERIALE DA 2 A 5
VOLTE INFERIORE PER STAMPARE
LO STESSO PEZZO CAVO
La velocità di costruzione dipende dall'altezza della sezione di stampa.
• più alta = meno passaggi.
La quantità di materiale usato dipende dalla base della sezione di stampa.
Il rapporto tra la base e l'altezza è praticamente fisso (all'incirca 4:1), per
sostenere lo strato in stampa ma anche per ottenere piccoli sottosquadri
senza supporti.
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19. CMS KREATOR
MATERIALI ECONOMICI
PER LA STAMPA 3D
Granulati termoplastici commerciali, usati per lo
stampaggio a iniezione.
Abbiamo iniziato con la poliammide (nylon), rinforzata con
fibra di carbonio (PA6/CF40, PA6/CF30, PA6/CF15).
L'estrusore è stato testato dal reparto R&S anche con PP,
PESU, PEI, PET, ABS e altri materiali, rinforzati con fibra
di carbonio o vetro.
Ma la nostra politica è dare priorità all'applicazione: se
un materiale funziona bene per un'applicazione specifica,
perché cambiare?
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Fonte: AKRO PLASTIC; LEVHOSS.

20. CMS KREATOR
PUÒ ESSERE USATO
PER PRODURRE
TOOLINGS
• JIG DI LAVORAZIONE
• MASTER DI LAMINAZIONE
• OUT OF AUTOCLAVE
(FUORI DALL'AUTOCLAVE)
ALTRE APPLICAZIONI
• IN UN CONTESTO DI SOSTITUZIONE
DI EPOXY UREOL O SIMILI
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21. CMS KREATOR
MA ANCHE COME
SOSTITUTO DELLA
STAMPA FDM
2
1
3
I pezzi nell'immagine (illustrati in grigio per motivi di riservatezza) sono componenti di
una maschera di assemblaggio.
Nella versione originale, il pezzo 1 è una base di alluminio e i pezzi 2 e 3 sono le
superfici di riferimento in polimero, realizzate da una stampante 3D FDM e quindi
montati sulla base.
Per produrre i pezzi 2 e 3 con una stampante 3D FDM, sono necessarie 26 ore.
Con CMS Kreator sono stati prodotti con 2 ore di stampa 3D + 3 ore di fresatura.
Inoltre, come alternativa di una stampante FDM, il grande volume di stampa di CMS
Kreator permette una significativa riduzione del numero di pezzi totali da stampare.
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22. CMS KREATOR
E GLI STAMPI PER
AUTOCLAVE?
La fibra di carbonio (CFRP) ha un CTE (coefficiente
di dilatazione termica) negativo.
Quando è necessaria la massima precisione (ad es.
nel settore aerospaziale), i produttori cercano di
ottenere uno stampo con un CTE il più vicino
possibile a quello del pezzo da indurire. Pertanto, lo
stampo per l'indurimento di un pezzo in fibra di
carbonio (CFRP) è spesso fatto di fibra di carbonio.
CTE > 0
CTE < 0
Il problema principale dell'uso in autoclave di pezzi
stampati in 3D è l'anisotropia del materiale.
Ci sono altri polimeri isotropici (ad es. PESU), ma
la necessità di eseguire compensazioni rimane.
Proprietà termiche
Temperatura di distorsione termica sotto carico HDT/A (1,8 Mpa | ISO 75) 210 °C
Temperatura di fusione (DSC, 10 K/min | DIN EN 11357-1) 220 °C
Coefficiente di espansione termica lineare, parallela 0,17 1,0E-4/K
(da 23 °C a 80 °C | ISO 11359-1/2)
Coefficiente di espansione termica lineare, trasversale 0,73 1,0E-4/K
(da 23 °C a 80 °C | ISO 11359-1/2)
Conduttività termica (DIN 52612) 0,41 W/mK
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23. CMS KREATOR
Recentemente, è stato testato un metodo
innovativo che utilizza pezzi stampati in 3D
come anime di stampi "femmina" in fibra di
carbonio (CFRP) (vedere l'immagine sopra -
“Hybrid, large-format additive tooling: Lighter,
faster, less costly molds for big parts”
CompositesWorld 20/11/2020).
Questo metodo evidenzia ancora una volta il
vantaggio di CMS Kreator: l'uso di una quantità
inferiore di materiale (meno materiale = meno
espansione termica).
È da provare.
PROPOSTA PER UN NUOVO PROCESSO
COME USARE LFAM
ANCHE PER
PRODURRE MASTER
DI LAMINAZIONE PER
STAMPI IN CFRP
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Fonte: CompositesWorld.

24. PROFILO DI CMS
“ Lamacchinanon è importante,è l'esigenzadelclienteche conta.”
Pietro Aceti, Fondatore di CMS
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25. PROFILO DI CMS
I NUMERI DEL
GRUPPO SONO
SOLIDI E
AFFIDABILI
€ 700+ milioni
di fatturato
consolidato
3 principali
poli
produttivi
5 continenti
con una
presenza
diretta e
capillare
4.000 persone
in Italia e
all'estero
7% del fatturato
investito in R&S
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26. PROFILO DI CMS
1
2
4
3
Centri di lavoro CNC
monoblocco per fresatura
verticale
Centri di lavoro CNC
monoblocco per fresatura
orizzontale
2
Centri di lavoro CNC a
portale per aree di lavoro di
grandi dimensioni
Macchine per l'additive
manufacturing di grande
formato: CMS KREATOR
Centri di lavoro CNC a
ponte fisso e mobile
3
4
5
1
5
CMS KREATOR
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CMS ADVANCED MATERIALS TECHNOLOGY

27. PROFILO DI CMS
Partner di
Leader nel settore dei centri di
lavoro a controllo numerico per la
lavorazione di compositi, alluminio
e leghe leggere.
Importanti investimenti nella ricerca
e sviluppo hanno consentito al
marchio di essere sempre
all'avanguardia dal punto di vista
della tecnologia, con macchine che
assicurano prestazioni ai vertici
della categoria in termini di
precisione, velocità di esecuzione
e affidabilità per soddisfare le
esigenze dei clienti che operano
nei settori più esigenti.
Dagli anni '90, CMS Advanced
Materials Technology si è affermata
come partner tecnologico in settori
di eccellenza come:
• automotive
• nautica
• aerospaziale
• formula 1
• industria ferroviaria
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CMS ADVANCED MATERIALS TECHNOLOGY

28. CONCLUSIONI
✓ Soluzione esclusiva, progettata per integrare
completamente una macchina utensile e una stampante 3D
per grandi formati.
✓ Fattore di risparmio sui costi del materiale rispetto alle
tecnologie di produzione attuali: superiore a 5.
✓ Consumo di materiale fino a 5 volte inferiore rispetto alle
altre soluzioni sul mercato, per stampare lo stesso pezzo.
✓ Meno componenti secondari, tempi di produzione
inferiori e costi ridotti rispetto alle FDM di grandi
dimensioni.
PER SAPERNE DI PIÙ
Contattaci e metti alla prova CMS Kreator!
Puoi anche inviare un'e-mail direttamente a additive_kreator@cms.it
Siamo disponibili per studiare la fattibilità e la competitività dei tuoi pezzi rispetto
agli stessi pezzi prodotti con metodi tradizionali.
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CONCLUSIONI

29. D&R
GRAZIE PER LA VOSTRA CORTESE ATTENZIONE.
DOMANDE?
MAURIZIO BERNINI
maurizio.bernini@cms.it
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