Metav 2020, in azione la produzione additiva
Ci sono stati molte affermazioni che riguardano i benefici della produzione additiva ormai da diversi anni. Numerose aziende hanno investito in macchine e hanno provato l’innovativo processo di produzione. Tali prove spesso rappresentano un processo di apprendimento a costi elevati, ma l’attenzione è ora sempre più rivolta al raggiungimento di successi verificabili. Le seguenti applicazioni pratiche mostrano che la tecnologia sta guadagnando sempre più terreno nell’ambiente di produzione delle lavorazioni meccaniche. I visitatori commerciali possono aspettarsi di incontrare l’intero spettro dei processi di stampa 3D nell’area di produzione additiva presso METAV dal 10 al 13 marzo 2020.
La produzione additiva può essere utilizzata in un’ampia varietà di modi. Nel taglio dei metalli, è soprattutto la flessibilità dell’alimentazione del lubrificante refrigerante (CL) che sta attirando l’attenzione. “Qui, i processi di tornitura che coinvolgono un attacco per refrigerante o con strumenti stretti vengono impiegati nei casi in cui non è possibile utilizzare il raffreddamento interno convenzionale”, riferisce il Dr. Matthias Luik, Responsabile Ricerca e Sviluppo di Paul Horn GmbH. L’ultimo prodotto con un componente di stampa 3D degli specialisti degli utensili di Tubinga è il disco di distribuzione CL per uno strumento di alesatura. Numerosi aspetti speciali devono essere presi in considerazione nella produzione additiva (AM). “La successiva lavorazione delle superfici funzionali implica la creazione di strutture adeguate per il bloccaggio dei pezzi. È necessario tenere conto anche delle sollecitazioni interne, che comportano distorsioni dei componenti. In questo caso, la posizione dei componenti nell’area di lavoro è un fattore decisivo “, afferma il Dr. Luik.
L’ampia gamma di potenziali applicazioni AM renderà economicamente fattibile produrre sempre più parti in questo modo in futuro per soddisfare la domanda. In molti casi, i metodi di costruzione ibridi in cui elementi fabbricati convenzionalmente sono combinati con componenti additivi si dimostreranno vantaggiosi come mezzo per ridurre al minimo il processo di lavorazione. Gli specialisti di attrezzature e strumenti di Tubinga presenteranno i loro prodotti al METAV e parteciperanno alle discussioni degli esperti.
Tecnologia di serraggio a punto zero per la produzione additiva
L’intera catena di processo deve essere considerata se si vogliono ottenere risultati ottimali con AM. Il design non è più dettato dal blocco di materiale metallico, ma dalla funzione del componente. “Nella lavorazione meccanica, il raffreddamento degli utensili è attualmente un aspetto cruciale”, spiega Jürgen Förster, membro della direzione di AMF Andreas Maier GmbH & Co. KG di Fellbach. La stampa 3D consente l’incorporazione di canali di raffreddamento vicini ai contorni, anche nel caso di utensili di lavorazione, fusione o stampaggio a iniezione molto piccoli. L’integrazione di canali di raffreddamento ottimizzati negli strumenti garantisce un raffreddamento più rapido dei pezzi e consente di risparmiare enormi quantità di tempo.
Nel campo delle macchine e della tecnologia, sono le innovazioni che spingono avanti la produzione additiva, così come le reti costituite da un’ampia varietà di aziende, utenti e istituti di ricerca che stanno mettendo in comune le loro conoscenze. “La produzione in serie e un approccio olistico al processo svolgono un ruolo chiave”, riferisce Förster. “Qui, abbiamo iniziato a comunicare apertamente da una fase iniziale al fine di ottimizzare e standardizzare le varie fasi del processo in termini di tecnologia di serraggio. Il nostro sistema di serraggio a punto zero offre la migliore interfaccia uniforme sia per il processo di stampa sia per la fase di post-elaborazione completa “.
Förster crede che la stampa 3D in metallo vedrà una rapida crescita in futuro. La fase “tentativi ed errori” sta ora cedendo il passo al desiderio di affidabilità e automazione dei processi. “In quanto fornitore di soluzioni, stiamo già offrendo prodotti pronti per la serie che ottimizzano l’intero processo e lo rendono più economico”, afferma Förster. Questi saranno in mostra al METAV 2020 di Düsseldorf.
Focus su digitalizzazione e materiali in futuro
Negli ultimi anni, l’industria si è concentrata sempre più sull’innalzamento dei livelli di produttività dei processi additivi. L’attenzione si è ora spostata verso la stabilità e la riproducibilità del processo. “Per questo motivo, l’osservazione del processo è diventata un fattore cruciale. In particolare, la coerenza dei formati dei dati tra le fasi del processo a monte e a valle sta diventando sempre più importante”, riferisce Sebastian Bremen, esperto di stampa 3D presso il Fraunhofer ILT e professore di Produzione additiva presso l’Università di Scienze applicate di Aquisgrana. “I progetti di ricerca IDEA e IDAM stanno sviluppando queste catene di processo per l’ingegneria delle turbomacchine e l’industria automobilistica con partner leader del settore e meritano di essere citati qui.”
Allo stato attuale, solo pochi materiali in acciaio possono essere elaborati in modo additivo. L’acciaio ad alto tenore di carbonio, in particolare, provoca rotture a causa dei rapidi tassi di raffreddamento e solidificazione in processi additivi come Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Per questo motivo, è più semplice lavorare tipi di acciaio austenitici e martensitici. Questi materiali sono utilizzati, ad esempio, nella produzione di portautensili con un rifornimento di lubrificante di raffreddamento intelligente. “La ricerca mira sia a identificare gli acciai ad alta resistenza per il processo additivo sia a rendere disponibili materiali di taglio adeguati come carburo di tungsteno-cobalto (TC-CO)”, spiega Bremen. Il progetto AiF AddSchneid, ad esempio, sta adottando un approccio interessante: gli emettitori di infrarossi vicini vengono utilizzati nel processo LPBF per riscaldare il componente fino a 800 ° C per evitare rotture. L’obiettivo è la produzione diretta di utensili da taglio allineati al profilo per la lavorazione con strutture integrate di fornitura di lubrificante.
“Penso che la digitalizzazione continua dell’intera catena di processo, l’integrazione dei sensori per l’osservazione dei processi e per migliorare la stabilità dei processi nonché l’intelligenza artificiale per la valutazione dei dati diventeranno sempre più importanti”, afferma il professor Bremen. “Inoltre, è necessario sviluppare materiali che traggano vantaggio dai rapidi tassi di raffreddamento e solidificazione nei processi di additivi. Ciò contribuirà ad ampliare la gamma di applicazioni dei processi di stampa 3D.”
Nuovi materiali aprono possibilità illimitate
Quasi nessuna altra tecnologia di produzione ha subito un rapido sviluppo negli ultimi cinque anni come AM. Lo sviluppo è identificabile non solo nel processo stesso, ma anche nelle relative capacità di progettazione, modelli di calcolo e strumenti di analisi. In passato, le superfici dovevano essere ampiamente rielaborate, ma oggi ciò può essere minimizzato o eliminato del tutto. Iscar, espositore METAV, fornisce strumenti di fabbricazione additiva per i suoi clienti per molti anni. Le tecniche di stampa 3D vengono utilizzate quando la produzione con metodi tradizionali è difficile o impossibile. “La nostra nuova gamma di prodotti presenta una serie di strumenti che non erano mai stati disponibili sul mercato prima”, riferisce Erich Timons, CTO e membro del consiglio di amministrazione di Iscar Germany GmbH a Ettlingen. “Questi includono utensili con diametri molto piccoli. Quando devono essere prodotti utensili basati su inserti con canali interni per il refrigerante, i metodi convenzionali raggiungono rapidamente i limiti di ciò che è fattibile.” Timons pensa che la stampa 3D sia solo agli inizi. “L’attenzione in futuro sarà sull’uso di nuovi materiali additivi”, afferma Timons. “Ciò include la produzione additiva di metalli duri e materiali ibridi. Al momento esiste un potenziale enorme, in quanto è possibile combinare proprietà del materiale completamente diverse.”