Chi usa l’additive manufacturing? Pale, pasta e tutori ortopedici in 3D

Tags: additive manufacturing, avio aero, barilla, officine ortopediche rizzoli, stampa 3D

Abbiamo incontrato tre aziende in settori completamente differenti per farci raccontare come utilizzano la stampa 3D per il loro business.
Si tratta di Avio Aero, Barilla e Officine Ortopediche Rizzoli
di Luca Bastia

Un mercato mondiale previsto per il 2020 di quasi 18 miliardi di dollari, sono le stime fatte dagli analisti di Context riguardo al segmento Stampa 3D, prendendo in considerazione anche i materiali di consumo e i sevizi.
Considerando solo il giro d’affari delle stampanti la crescita è prevista dagli 1,8 miliardi di dollari stimati per quest’anno a 6,4 nel 2020 mettendo insieme stampanti professionali e non.
Secondo Context la stampa 3D è molto diffusa nel segmento della prototipazione rapida, ma ha ancora molta strada da fare nel manufacturing, anche se non mancano esempi di utilizzo. Qui di seguito raccontiamo tre esperienze in settori differenti in ambito manifatturiero.

Il caso Avio Aero. La stampa di parti di motore
Avio Aero, 4.000 dipendenti e circa 2 miliardi di fatturato, fa parte di General Electric e in particolare della divisione GE Aviation, è una società che si occupa di componenti destinati ai motori aerei civili e militari. In particolare, l’azienda è leader a livello mondiale nella produzione di turbine di bassa pressione e trasmissioni meccaniche. Dunque componenti di motori destinati alla propulsione aeronautica. Per realizzare queste componenti Avio Aero si avvale, oltre che delle tecnologie di produzione tradizionale, anche dell’additive manufacturing, meglio nota come stampa 3D, che quindi viene utilizzata per creare alcuni dei prodotti che rappresentano il core business dell’azienda.
“Più precisamente”, spiega Paolo Gennaro, Additive manufacturing Product Leader, “sulle turbine stiamo sviluppando e abbiamo in produzione le pale della palettatura rotorica e alcune parti della turbina; per la trasmissione stiamo sviluppando gli hausing, cioè la struttura della trasmissione; e per i combustori i fuel nozzle, componenti all’interno del combustore che servono a miscelare combustibile e comburente”.
L’additive manufacturing viene utilizzato a partire dalla realizzazione del prototipo plastico per le verifiche di ingombro e per presentare il prodotto ai vertici aziendali, successivamente viene fatta una preserie prototipale per lo sviluppo prodotto (in questo caso con l’utilizzo di materiale metallico) e poi viene avviata la produzione in 3D.
“Se si progetta un prodotto per essere realizzato in additive poi va prodotto con la stessa tecnologia, non si potrebbe produrlo diversamente. Un altro conto è fare un prototipo in additive che poi verrà realizzato in fonderia o con altre tecnologie (asporto), in questo caso si perde tutto il vantaggio del design for manufacturing”, precisa Gennaro. “Mentre progettando il componente con la finalità di essere prodotto in grande serie con tecnologia additive, la susseguente produzione con questa tecnologia mantiene numerosi vantaggi; riduzione dei costi, migliore qualità e prestazioni del componente”.
La stampa 3D in Avio Aero è entrata già dal 2004.

C’erano già dei materiali adatti per la vostra produzione?
No. Li abbiamo sviluppati al nostro interno.
Uno sviluppo durato una decina d’anni.

Ed è dal 2004 che avete iniziato la produzione in serie?
No, non da subito, c’è stato un periodo di sviluppo. Abbiamo iniziato con la prototipia, lo sviluppo del design e lo sviluppo dei materiali e, solo recentemente, si è potuto iniziare una produzione di serie, perché per arrivare a questo bisogna avere un design validato, dei materiali completamente caratterizzati e aver anche costruito la fabbrica.

Le macchine da stampa 3D le trovate sul mercato o anche queste le avete progettate al vostro interno?
In molti casi sono macchine ottimizzate e customizzate sul nostro prodotto, sono sistemi che abbiamo sviluppato insieme al fornitore.

Avete verificato il vantaggio di utilizzare l’additive manufacturing piuttosto che la produzione tradizionale?
Ovviamente sì. Ci siamo chiesti perché farlo in additive? E la risposta è che se si sfruttano tutti i vantaggi della progettazione fatta in 3D, con un design specifico, si ottengono prestazioni migliori in termini di performance del motore e di risparmio di peso; tutto ciò che vola più è leggero meglio è.
Il fatto di realizzare le parti in additive consente di realizzare dei componenti più leggeri, ma anche più performanti. Si riesce ad aumentare il valore del prodotto e a ridurre i consumi.

 

Molti sostengono che sulle grandi produzioni l’additive non è indicato perché ha dei costi elevati e tempi di realizzazione lunghi. È così?
Dipende da cosa si intende per grandi produzioni. I volumi dell’aeronautica non sono quelli dell’automotive. Attualmente, secondo la nostra esperienza, fino a volumi intorno ai 50mila pezzi l’anno c’è un vantaggio economico. Inoltre la catena di produzione rimane più corta, si riduce drasticamente il time-tomarket, il tempo di sviluppo, anche perché la macchina che fa il prototipo, messa in batteria con molte altre, fa anche la produzione.

È quantificabile l’investimento che avete fatto?
Intorno ai 20 milioni di euro.

Sono diverse le tecnologie di additive manufacturing, voi quale utilizzate?
Per le realizzare i diversi componenti ci avvaliamo di due differenti tecnologie: EBM e DMLS. Entrambe sono powder bed, cioè fondono con un fascio di energia all’interno di un bagno di polvere. Ma ne esistono due tipi: nella prima la fonte di energia è un fascio di elettroni, nell’altra è un fascio laser. A seconda del componente e del materiale possiamo usare una o l’altra. Ci sono dei vantaggi tecnici a seconda delle tecnologie utilizzate rispetto al materiale da fondere. Utilizziamo il fascio di elettroni su materiali a base titanio e su tutti gli altri materiali (base alluminio, nikel, acciai inossidabili) usiamo il fascio laser.
Il fascio di elettroni lavora ‘in vuoto’ e ha una potenza di circa 3kw ed è un macchina calda e il bagno di polvere è scaldato intorno ai mille gradi; l’impianto laser ha una potenza di circa 400 watt, lavora in atmosfera protettiva e il bagno di polvere è preriscaldato intorno ai 200 gradi. 

Per leggere l’articolo completo (totale battute: 21000 circa – acquista la versione .pdf scrivendo a daniela.bobbiese@este.it (tel. 02.91434419)

Lascia un commento

Devi essere loggato per postare un commento.