Quando progettiamo un pezzo, è facile fissarsi sulla forma e sulle quote critiche e dare per scontato che le pareti «reggeranno comunque». Ma lo spessore delle pareti è uno dei parametri che più di ogni altro determina se un prototipo risulterà dritto e resistente o se si verificherà il temuto deformamento: quella deformazione che incurva, torce o solleva il pezzo.

Sullo schermo tutto sembra solido; sul banco di lavoro, invece, una parete dalle dimensioni errate può deformarsi, incrinarsi, vibrare durante la produzione o impedire che il pezzo si incastri correttamente.

Noi di Proto&Go! produciamo ogni giorno centinaia di pezzi tramite stampa 3D, lavorazione CNC e stampi in silicone, e sappiamo che gran parte dei problemi di deformazione può essere ridotta controllando correttamente lo spessore delle pareti.

In questo articolo ti spieghiamo cos’è, perché può causare deformazioni e quali regole seguire per ridurle.

Che cos’è lo spessore della parete e perché provoca deformazioni?

Lo spessore della parete è lo spessore del materiale tra due superfici di un pezzo. Anche se può sembrare un dettaglio secondario, influisce direttamente sulla resistenza, sul peso, sul costo e, soprattutto, sulla stabilità dimensionale.

Nella stampa 3D e nei pezzi stampati, la deformazione si verifica principalmente quando diverse zone del pezzo si raffreddano o si contraggono a velocità diverse. Una parete molto sottile può deformarsi o perdere rigidità, mentre una sezione eccessivamente spessa può accumulare calore e contrarsi in modo non uniforme.

Nella lavorazione CNC, le cause sono diverse. Le pareti troppo sottili possono flettersi o vibrare a causa delle forze di taglio. Inoltre, il pezzo può deformarsi durante la rimozione del materiale, con conseguente rilascio delle tensioni interne presenti nel blocco originale.

Il risultato può essere lo stesso: bordi sollevati, superfici ondulate, scostamenti dimensionali o pezzi che perdono la loro planarità.

Il segreto, quindi, non sta solo nel «fornire materiale a sufficienza», ma nel distribuirlo in modo intelligente e adattarlo al processo di produzione.

La regola d’oro: mantieni uno spessore uniforme

Se dovessi trarre un solo spunto da questo articolo, che sia questo: mantenere spessori uniformi ed evitare bruschi cambiamenti di sezione è uno dei modi migliori per ridurre il rischio di deformazione.

I cambiamenti improvvisi di spessore — ad esempio, una zona massiccia adiacente a una parete sottile — possono causare raffreddamenti disomogenei, concentrazioni di sollecitazioni e comportamenti diversi durante la produzione.

Per evitarlo:

• Progetta pareti con uno spessore il più possibile uniforme, purché la funzione del pezzo lo consenta.
• Nei pezzi stampati o modellati, svuota le zone piene superflue per ridurre il materiale, i costi e il rischio di contrazione irregolare.
• Nella lavorazione CNC, asporta il materiale in modo equilibrato e mantiene una rigidità sufficiente durante l’intero processo.
• Se hai bisogno di aumentare la rigidità, utilizza delle nervature di rinforzo invece di ispessire l’intera parete.

Questa regola è particolarmente importante nella stampa 3D e nei pezzi stampati. Può essere utile anche nella lavorazione meccanica, sebbene occorra tenere conto di altri fattori quali l’altezza della parete, il fissaggio, il materiale e la strategia di taglio.

Spessori minimi delle pareti raccomandati in base alla tecnologia

Non esiste un valore unico: ogni tecnologia e ogni materiale ha i propri limiti. I valori riportati di seguito sono da intendersi come riferimenti iniziali e devono essere adattati alle dimensioni, alla geometria e all’uso del pezzo.

1. FDM: circa 1 o 1,2 mm è solitamente un buon punto di partenza per i pezzi funzionali. Il valore dipenderà dal diametro dell’ugello, dal numero di perimetri, dal materiale e dall’orientamento di stampa.
2. SLA / resine: circa 0,8 mm può essere utilizzato come riferimento per le pareti funzionali. È possibile realizzare spessori inferiori, ma questi potrebbero risultare più fragili e sensibili all’orientamento, ai supporti e al post-indurimento.
3. SLS con PA12: uno spessore compreso tra 0,8 e 1 mm offre solitamente un buon equilibrio tra resistenza e leggerezza, anche se alcune geometrie possono essere realizzate con pareti più sottili.
4. MJF con PA12: è consigliabile partire da uno spessore compreso tra 1 e 2 mm circa e verificare la validità del progetto in base alle dimensioni, alla geometria e ai requisiti meccanici.
5. Lavorazione CNC: come regola generale, è opportuno evitare spessori inferiori a 1 mm, specialmente se sono elevati, lunghi o poco sostenuti. In determinate geometrie e con determinati materiali è possibile lavorare spessori inferiori, ma aumenta il rischio di vibrazioni, flessione e deformazione.

Come riferimento pratico, uno spessore compreso tra 1,5 e 3 mm si adatta bene a molti involucri e prototipi in plastica. Tuttavia, lo spessore deve sempre essere adeguato alla tecnologia, al materiale, alle dimensioni e ai carichi di utilizzo.

È inoltre importante non sovradimensionare le pareti dei pezzi in plastica stampati o modellati, poiché le sezioni troppo spesse possono raffreddarsi e contrarsi in modo non uniforme.

Nervi e stecche: rigidità senza ingombro

Quando un componente deve sopportare dei carichi, si è spesso tentati di aumentare lo spessore della parete. Tuttavia, aggiungere materiale su tutta la superficie non è sempre la soluzione migliore.

Al suo posto:

• Utilizza nervature di rinforzo per aumentare la rigidità senza incrementare eccessivamente il peso né il volume del materiale.
• Nei pezzi destinati allo stampaggio di termoplastici, le nervature vengono solitamente progettate con uno spessore compreso approssimativamente tra il 50% e il 60% dello spessore nominale della parete. Questa proporzione contribuisce a ridurre il rischio di cavità o segni di cedimento.
• Nella stampa 3D, nella lavorazione CNC e negli stampi in silicone, lo spessore delle nervature deve essere definito in base alla tecnologia, al materiale, alla geometria e ai carichi che il pezzo dovrà sopportare.
• Sostituisci gli spigoli vivi con raggi e arrotondamenti. I raggi distribuiscono meglio le sollecitazioni, facilitano il flusso nei pezzi stampati e riducono i punti in cui può formarsi una crepa.
• Crea transizioni graduali tra zone di diverso spessore, evitando salti bruschi.

Altri consigli per ridurre al minimo la deformazione

Oltre allo spessore, ci sono altri fattori che contribuiscono a far sì che il pezzo risulti dritto:

• Orientamento: il modo in cui il pezzo viene posizionato nella macchina influisce sul processo di lavorazione, raffreddamento e deformazione.
• Materiale: l’ABS tende a deformarsi maggiormente rispetto al PLA o al PETG. Materiali come il PA12, utilizzati nelle tecnologie MJF e SLS, offrono solitamente una buona stabilità dimensionale, sebbene possano deformarsi su superfici estese o in presenza di geometrie sbilanciate.
• Superfici piane di grandi dimensioni: sono particolarmente soggette a deformarsi. Per ridurre il rischio, è possibile suddividerle, aggiungere rinforzi, applicare una leggera curvatura o modificare l’orientamento di produzione.
• Fissaggio e lavorazione: nella lavorazione CNC, un fissaggio inadeguato o forze di taglio eccessive possono deformare una parete sottile. La strategia di lavorazione deve garantire la rigidità del pezzo durante l’intero processo.
• Tolleranze realistiche: non stringere eccessivamente le zone non critiche. Applicare tolleranze inutilmente rigorose aumenta i costi e il rischio di scarto.

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Lo spessore delle pareti è un esempio perfetto del motivo per cui la progettazione orientata alla producibilità, o DFM, fa la differenza: una piccola modifica al modello 3D può evitare rilavorazioni, rotture e pezzi deformati.

Noi di Proto&Go! esaminiamo il tuo file 3D, individuiamo le aree a rischio di deformazione o torsione e ti consigliamo la tecnologia e il materiale più adatti al tuo pezzo.

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