Il passaggio da analogico a digitale rappresenta una chiave fondamentale nel processo di trasformazione di un’azienda. Per farlo, è necessario affidarsi alle innovazioni, e la Manifattura Additiva è una di queste. Sempre più settori industriali, infatti, ne beneficiano, spingendo la Commissione Europea a puntarci attraverso il progetto Integradde. Ma vediamo insieme cos’è la Manifattura Additiva e quali sono le sue potenzialità.
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Letto da: Linda Grasso
Cos’è la Manifattura Additiva?
A differenza dei tradizionali processi di fabbricazione “sottrattiva” dei metalli – che partono da un blocco o da un pezzo di metallo solido e poi sottraggono materiale grezzo per formare i componenti – la manifattura “additiva” crea pezzi da zero aggiungendo materiale attraverso una stampante 3D industriale.
Con il passaggio dall’analogico al digitale, i progettisti utilizzano software di progettazione assistita da computer e scanner di oggetti 3D per trasformare i loro disegni in informazioni “utili”. In sostanza, il software dirige l’hardware per depositare i materiali strato per strato, fino a realizzare la visione del progettista.
La manifattura additiva è sempre più utilizzata nell’industria aerospaziale e automobilistica, ma è presente anche nel settore pubblico, in particolare nella sanità e nell’energia.
Manifattura Additiva: le norme di riferimento ISO
La manifattura additiva assume una delle sette forme seguenti:
- Vat Polymerization – Polimerizzazione in vasca: parliamo di una tecnica che permette di creare oggetti tridimensionali solidificando le resine fotosensibili attraverso l’emissione di raggi UV.
- Material Jetting – Getto di materiale: una tecnologia con la quale centinaia di microgocce vengono depositate attraverso una testina di stampa e poi solidificate per formare degli strati.
- Binder Jetting – Getto di leganti: cioè quando da una piattaforma di stampa, un materiale in polvere viene applicato con un rullo mentre la sua testa dispensa un legante. Si tratta di uno dei processi di “manutenzione” additiva più efficienti.
- Material Extrusion – Modellazione a deposizione fusa: viene considerato il metodo più comune per la stampa 3D in casa, questo processo prevede il riscaldamento di un filamento di materiale e il suo deposito attraverso una testina di stampa a flusso continuo, creando un oggetto strato per strato.
- Powder Bed Fusion – Fusione selettiva di metalli: utilizzando una fonte di energia termica (ad esempio, un fascio di elettroni o laser), questo processo prevede la fusione e la stratificazione precisa della polvere.
- Sheet Lamination – Fabbricazione di oggetti laminati: Questo metodo ha due varianti: la fabbricazione additiva a ultrasuoni e la fabbricazione di oggetti laminati, che si differenziano per il materiale utilizzato e il processo di incollaggio. In ogni caso, gli strati vengono incollati posizionando il materiale su un piano di taglio e poi modellandolo con un coltello o un laser.
- Direct Energy Deposition – Deposizione ad energia diretta (DED): Simile alla Powder Bed Fusion, la DED sfrutta una fonte di energia focalizzata per fondere il materiale, solo che in questo caso il materiale viene dissolto una volta depositato dall’ugello.
Il motivo per cui ho riportato per ultimo il metodo DED, non è perché sia il meno utilizzato, anzi, nell’elenco degli standard ISO/ASTM è rappresentato per primo. L’ho fatto perché è il metodo sul quale la Commissione Europea ha focalizzato la propria azione di spinta attraverso il progetto Integradde e sembra il più interessante in ambito europeo.
I casi d’uso della Manifattura Additiva
Dopo una breve panoramica sulla Manifattura Additiva, è giunto il momento di analizzare alcuni casi d’uso per comprenderne meglio il funzionamento e l’utilità.
La Manifattura Additiva rappresenta l'innovazione che propone numerosi vantaggi raccolti in un'unica soluzione Condividi il Tweet
Industria aerospaziale
Anche se questo settore richiede gli standard prestazionali più severi, poiché le parti riprodotte devono resistere in condizioni difficili, le aziende aerospaziali sono state tra le prime ad adottare la produzione additiva. Tra le applicazioni più comuni vi sono i condotti del sistema di controllo ambientale, i componenti interni di velivoli personalizzati, i componenti dei motori a razzo, i rivestimenti dei combustori, gli utensili in composito, i serbatoi di olio e carburante e i componenti degli UAV.
Industria automobilistica
I componenti del settore dei trasporti devono resistere a test severi, pur rimanendo abbastanza leggeri da evitare attriti e resistenze inutili. Grazie all’ampia gamma di materiali robusti e alla capacità di costruire forme intricate, le aziende del settore dei trasporti stanno iniziando a capire cosa le tecnologie di manifattura additiva possono consentire di ottenere.
Alcune applicazioni, che stanno già trasformando il settore, comprendono prototipi resilienti, modelli elastomerici, griglie, elementi interni personalizzati e pannelli di grandi dimensioni che i processi di produzione tradizionali non sono in grado di replicare.
Settore sanitario
Dai prototipi funzionali con modelli anatomici realistici ai componenti utilizzati in chirurgia, la manifattura additiva sta aprendo la strada a dispositivi salvavita prima inimmaginabili. Per personalizzare i progetti per medici, pazienti e istituti di ricerca, i produttori utilizzano un’ampia gamma di materiali di stampa 3D biocompatibili e ad alta resistenza, che possono essere rigidi o flessibili, opachi o trasparenti.
Le sue principali applicazioni includono impianti ortopedici e dentali, modelli pre-chirurgici da scansioni di tomografia computerizzata, seghe e guide per trapani personalizzate, alloggiamenti e strumenti specializzati.
Industria energetica
In questo caso, la produzione additiva viene utilizzata per sviluppare componenti personalizzati mission-critical in grado di resistere a condizioni estreme. Ciò include, ma non solo, rotori, statori, ugelli di turbine, componenti e modelli di strumenti di fondo foro, analisi del flusso del fluido, parti di flussometri, modelli di motori per liquami, parti di manometri, componenti di valvole di controllo e collettori di pompe.
Prodotti di consumo
Infine, utilizzando le capacità di prototipazione rapida della manifattura additiva nei prodotti destinati ai consumatori, gli sviluppatori possono simulare l’aspetto visivo del prodotto finale durante la fase di revisione del progetto.
Il progetto Integradde della Commissione Europea: cos’è e come funziona
Il crescente interesse e l’efficienza di questo processo hanno spinto la Commissione Europea a lanciare Integradde, una “pipeline intelligente guidata dai dati per la produzione di parti metalliche certificate attraverso processi di Deposizione Diretta di Energia“.
Questo sistema digitale interconnesso e sicuro sarà in grado di accelerare e migliorare notevolmente la catena di approvvigionamento manifatturiero, in quanto consentirà alle aziende di partecipare a vari livelli della catena del valore. A tal fine, la manifattura additiva fungerà da porta d’accesso all’ecosistema digitale, dove gruppi di aziende condivideranno la progettazione di parti certificate.
L’obiettivo è sviluppare una nuova metodologia che garantisca la producibilità, l’affidabilità e la qualità di un componente metallico target, dalla progettazione del prodotto (fase 1 nell’immagine sopra) fino all’approvazione e alla certificazione (fase 7).
Nell’ambito di questo ciclo, desidero richiamare la vostra attenzione sulle seguenti innovazioni:
- Un filo digitale sicuro consente un approccio olistico basato sul sistema, che permette la perfetta integrazione dell’intero flusso di lavoro della manifattura additiva (AM).
- Le pionieristiche tecnologie CAD/CAM open-source supportano le fasi di progettazione, modellazione e pianificazione dei processi.
- Utilizzando una strategia di produzione “quality-by-design“, la pipeline combina sistemi di controllo della qualità online e sistemi autoadattativi per ridurre il consumo di materie prime.
- L’analisi dei dati e l’apprendimento automatico consentono di ottimizzare le operazioni, accelerare la progettazione dei prodotti e consentire la simulazione dei processi AM producendo nuove parti metalliche certificate.
- Il CAD/CAM indipendente dall’hardware supporta sia le infrastrutture nuove che quelle preesistenti.
- Le tecnologie di manifattura additiva sono ibridate con tecnologie di produzione precedenti e successive.
- Lungo la catena di fornitura dei prodotti, la standardizzazione e la certificazione dei prodotti sono supportate da un filo di informazioni digitali.
Considerando gli ingenti investimenti e gli attori coinvolti, l’AM è destinata a svolgere un ruolo fondamentale per il progresso del settore manifatturiero europeo.
Conclusione
Integradde esprime la nostra propensione a unirci come europei, in questo caso creando un ecosistema olistico che sfrutta le tecnologie digitali per collegare le aziende manifatturiere. Liberata dagli oneri amministrativi, questa pipeline consentirà una collaborazione a livello produttivo che farà progredire interi settori.
La manifattura additiva sta introducendo novità in un settore troppo spesso legato alla tradizione, così come sta accennando al crescente desiderio di integrazione europea. Per questo motivo ho accettato con piacere l’invito a partecipare al progetto come esperto esterno e ambasciatore: nel mio intimo, credo in un’Europa unita.
