NewSImpresa_Dossier_Le_Nuove_Frontiere_della_Manifattura_Additiva by NewSImpresa

Giugno 2018 - Supplemento a www.newsimpresa.it - Diffusione gratuita

Pad - Dossier

Altair Engineering Un ambiente di progettazione end-to-end per valorizzare la produzione additiva

MBN Nanomaterialia Lavorazione additiva di dettaglio e materiali

Prisma Tech Design generativo e manifattura additiva: le nuove sfide per i prodotti del futuro

Siemens PLM Software Stampa 3D o progettazione integrata?

Le nuove frontiere della manifattura additiva

Pentaconsulting, il partner di valore per un vantaggio competitivo nello sviluppo del business, dellâ&#x20AC;&#x2122;organizzazione e delle persone

Mind Up â&#x20AC;&#x201C; Mappe Mentali e Concettuali Organizzare e sviluppare contenuti, esporre idee, innovazione e cambiamento, prendere decisioni, preparare e condurre riunioni, strutturare e gestire presentazioni di lavoro, sviluppo vendite, comunicare e comprendere. Un unico strumento che facilita un approcio strutturato e organizzato che utilizza le nostre capacitĂ cognitive

Pentaconsulting Srl - P.zza Caiazzo 2 - 20124, Milano - Tel. 0292958990 pentaconsulting@pentaconsulting.it www.pentaconsulting.it

Giugno 2018

Anno VIII Supplemento a www.newsimpresa.it diffusione gratuita

Direttore Responsabile Massimo Fucci massimo.fucci@pentaconsulting.it

Editore Pentaconsulting Srl Piazza Caiazzo, 2 20124 Milano pentaconsulting@pentaconsulting.it Tel. 02 92958990

Edittoriale

Prima di produrre Additivo è bene pensare Additivo

di Massimo Fucci

e simulare avvalendosi di un modello digitale, definendo forma, dati di targa (le funzionalità), materiali e modalità con cui realizzarlo, tenendo conto del numero di pezzi da produrre a regime.

La produzione, infatti, è un output, un processo finale. A monte è necessario rivedere il modello di business ovvero cosa costruire, quanto e per chi, individuando il modello di transazione più corretto, orientato all’acquisto (possesso) o all’uso (bene strumentale). Una volta compreso perché e per chi si sta sviluppando o modificando un prodotto, si deve poi progettare

Tralascio momentaneamente ulteriori approfondimenti sulle migliori modalità per ridefinire il modello di business, anche se è proprio da lì che le aziende devono partire, per concentrarmi invece sulla fase di modellazione e simulazione. Sotto questo aspetto la vera novità risiede nella mentalità e cultura del progettista, che può ora liberarsi dalle forme sviluppate per la lavorazione tradizionale (sottrattiva) e, insieme, decidere – utilizzando al meglio la simulazione - quanto e quale materiale utilizzare e dove. Un salto quantico il cui vero protagonista è l’uomo (il progettista) e, solo a seguire, tutto ciò che riguarda le tecnologie in ambito di progettazione, simulazione e produzione. Ecco perché abbiamo scelto di parlare di additive manufacturing in maniera seria, organizzando un evento presso una delle eccellenze mondiali che, guarda caso, sta proprio in Italia: il TE.SI. di Rovigo. Un evento che intende offrire un percorso e un confronto con i massimi esperti del settore per comprendere cosa e come l’AM può essere utile nel proprio contesto aziendale.

dditive Manufacturing (da non confondere con la stampa 3D) è diventata la buzzword del momento. Spesso, si fa riferimento all’AM come strumento innovativo in grado di risolvere tutta una serie di temi dell’industria. Spesso, chi ne parla - sigh! - non progetta e non produce, ma pontifica. Se ci fossero i campionati mondiali di questa specialità a noi italiani un posto sul podio non lo toglierebbe nessuno. Intendiamoci bene, lo strumento non è nuovo, ha qualche lustro, e sicuramente è in grado di portare innovazione alla produzione, ma tutto questo non basta per risolvere i temi dell’industria manifatturiera.

Pentaconsulting, il partner di valore per un vantaggio competitivo nello sviluppo del business, dell’organizzazione e delle persone

GDPR 4Aziende

Il nuovo regolamento 679/2016 in vigore dal 25 maggio 2018…Noi siamo pronti! E tu? Il Nuovo Regolamento per la Protezione dei Dati impone a tutte le imprese che trattano dati l’argomento della nuova normativa. LE VIOLAZIONI SONO PUNIBILI CON SANZIONI PECUNIARIE FINO AL 4% DEL FATTURATO TOTALE ANNUO DELL’AZIENDA E FINO A UN MASSIMO 20 MILIONI DI EURO.

Per una SESSIONE GRATUITA DI ASSESSMENT inviare una e-mail a gdpr4aziende@pentaconsulting.it contenente il vostro nome e cognome, responsabilità aziendale e numero di telefono per contattarvi! Pentaconsulting Srl - P.zza Caiazzo 2 - 20124, Milano - Tel. 0292958990 gdpr4aziende@pentaconsulting.it - www.pentaconsulting.it

SPECIALE EVENTI

Le Nuove Frontiere della Manifattura Additiva Simulare, Progettare e Realizzare con l’Additive Manufacturing L’evento di NewsImpresa dedicato a stampa 3D e manifattura additiva

20 Giugno

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Centro di Eccellenza TE.SI. di Rovigo L’esplosione sul mercato di una sempre crescente offerta di tecnologie e sistemi per la produzione industriale basata su processi additivi è una rivoluzione epocale nel mondo dell’industria manifatturiera. Quali le sue potenzialità per le piccole e medie aziende italiane?

OBIETTIVO DEL CONVEGNO

Permettere alle aziende e ai professionisti del settore di confrontarsi con esperti della progettazione ingegneristica e acquisire le conoscenze ed esperienze maturate nel Centro di Eccellenza del Tesi, individuando nuove tecniche e metodologie di produzione ingegneristica/industriale così come innovativi modelli di business. Al centro della discussione tutte le componenti abilitanti processi end-to-end di manifattura additiva: dai sistemi software per la progettazione e simulazione di nuova generazione, all’ottimizzazione di tutte le fasi di processo trasversali all’intero ciclo di sviluppo.

TEMI TRATTATTI Scenario di riferimento delle tecnologie additive Metodi per il nuovo approccio alla progettazione “generativa” Sistemi software di supporto al nuovo modo di progettare Materiali, Produttività e Integrità Strutturale: le tre grandi sfide della produzione additiva Produzione ibrida: l’integrazione tra tecnologie sottrattive e additive Best Practice ed esperienze

SPECIALE EVENTI

Additive Manufacturing: quale futuro? Massimo Fucci, General Manager di Pentaconsulting

Perchè l’Additive Manufacturing è un vantaggio per le imprese Paolo Francesco Bariani, Professore ordinario di Tecnologie e Sistemi di Lavorazione presso l’Ateneo di Padova e coordinatore del TE.SI.

Perchè vanno riviste le regole di progettazione Umberto Cugini, Professore Emerito di Progettazione e Ingegneria Industriale presso il Politecnico di Milano

One integrated end-to-end software system for 3D printing Beppe Grimaldi, Industry Leader Machinery e Automotive di Siemens PLM Software

Design the Difference: Liberare il potenziale dell’Additive Manufacturing con nuove tecniche di progettazione Giulio Turinetti, Referente in Altair Italia della soluzione per il Design for Additive

La Tecnologia DMD e l’importanza dei materiali nelle lavorazioni Additive Alberto Colella, Esperto in nanotecnologie e Responsabile Ricerca & Sviluppo di MBN Nanomaterialia

Additive Manufacturing, storie di successo Michele Segato, Simulation Application Engineer di Prisma Tech

Sommario

Altair Engineering

Un ambiente di progettazione end-to-end per valorizzare la produzione additiva 12

Prisma Tech Design generativo e manifattura additiva: le nuove sfide per i prodotti del futuro 25

Siemens PLM Software Stampa 3D o progettazione integrata?

MBN Nanomaterialia Lavorazione additiva di dettaglio e materiali

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Sommario

Edittoriale Prima di produrre Additivo Ă¨ bene pensare Additivo

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Speciale Eventi TE.SI. Le nuove frontiere della manifattura additiva - 20 Giugno 2018

Scenario

Argomenti Manifattura additiva, la vera sfida Ă¨ la progettazione

Le nuove frontiere della manifattura additiva

Aree Lavoro Produzione additiva, lâ&#x20AC;&#x2122;esperienza TE.SI.

Tornitura criogenica di leghe a interesse biomedicale

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Argomenti

Manifattura additiva, la vera sfida è la progettazione

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Per riuscire a valorizzare appieno il potenziale dell’emergente modalità produttiva è necessario un ripensamento radicale delle modalità e approccio alla progettazione. Simulazione e ottimizzazione topologica si rivelano i concetti cardine per poter mettere a punto la nuova logica di sviluppo prodotto.

Umberto Cugini, Politecnico di Milano

Con l’affermazione del paradigma 4.0 le tecnologie di fabbricazione additiva sono diventate oggetto di una attenzione senza precedenti. Da parte delle persone meno esperte ci si potrebbe convincere che si tratti di una tecnologia rivoluzionaria e dirompente. Va invece ricordato che le tecniche additive per la produzione di oggetti esistono da più di 30 anni e che i brevetti iniziali più rilevanti, ormai scaduti, rendono la tecnologia relativamente semplice e riproducibile. Nel settore industriale principalmente orientato alla realizzazione di parti metalliche questa “rivoluzione” genera però obiezioni e distinguo su vari aspetti della “nuova” tecnologia che non sono ritenuti ottimali se

confrontati con i processi tradizionali di deformazione o asportazione quali: dimensioni, precisione, stato superficiale (rugosità), qualità e affidabilità del materiale (in termini metallurgici). Tutto ciò nell’ipotesi, del tutto fuorviante, di una comparazione uno a uno su qualità e convenienza di parti prodotte con le due tecnologie: tradizionale e additiva. Da questo punto di vista, la convenienza di adottare l’AM si restringe alle sole nicchie di mercato di piccole e piccolissime produzioni di parti che richiedono attrezzature (tipicamente stampi) da ammortizzare sulla quantità della produzione, anche se bisogna comunque mettere in conto una finitura per asportazione di truciolo per ottenere precisioni e qualità superficiale richieste. Ma attenzione, quello che non viene sottolineato a sufficienza è che l’enorme opportunità e i vantaggi dell’AM risiedono nella progettazione, non nella produzione. La disponibilità dell’Additive Manufacturing (AM)

Argomenti offre, infatti, a chi progetta un nuovo e ben più ampio spazio di concezione e realizzazione e pone quindi delle questioni fondamentali: Il dominio delle soluzioni progettuali resta lo stesso o cambia? Come cambia il modo di progettare? Quali strumenti di supporto esistono e/o saranno disponibili? Cominciamo col primo quesito. Generalmente le tecnologie additive offrono nuove possibilità per la customizzazione, per l’incremento/ ottimizzazione delle performance di prodotto, per la multifunzionalità, per la riduzione di tempi e costi di fabbricazione e assemblaggio. Si riferiscono quindi a situazioni e casi caratterizzati da complessità di forma, complessità di materiale, complessità funzionale, permettendo nuove strategie di progettazione che includono: L’ottimizzazione delle funzionalità, come la minimizzazione della massa e la ottimizzazione topologica e topografica senza vincoli sulla forma; L’adozione di strutture cellulari, e quindi la variazione locale della densità con strutture reticolari non necessariamente regolari, e non necessariamente con materiale omogeneo o costante, per massimizzare le caratteristiche

meccaniche minimizzando il materiale impiegato e il tempo di produzione; La deformabilità locale e ben definita (compliance), che permette di sostituire assemblaggi di più parti (tipicamente catene cinematiche) con pezzi unici che abbiano dei precisi e ben dimensionati punti di deformazione e che offrano, per esempio, la stessa funzionalità di una cerniera realizzata però in un unico pezzo; quindi senza problemi di giochi, usura e assemblaggi; La possibilità di realizzare componenti logicamente unici in un unico pezzo fisico eliminando assemblaggi lunghi e complessi necessari per problemi di accessibilità. Cercando di sintetizzare possiamo dire che la disponibilità di un processo di produzione - che in modo additivo produce l’oggetto “globalmente”, invece che ottenerlo per deformazione o per sottrazione di materiale, con i grossi vincoli alla geometria ottenibile rispetto a quella teoricamente necessaria scardina totalmente le due assunzioni che sono state da sempre, e sono tuttora, alla base del processo di progettazione a cui siamo abituati e usiamo continuamente: un materiale unico e omogeneo per caratteristiche fisiche e chimiche con proprietà e prestazioni sostanzialmente uniformi per ogni singolo pezzo

Argomenti una forma/morfologia limitata dettata dalla modalità di produzione: per deformazione e/o per asportazione di truciolo. Con le tecnologie additive questi limiti scompaiono e si possono quindi pensare e ideare e produrre pezzi con forme decisamente “non tradizionali” con il materiale che cambia caratteristiche fisico-chimiche da punto a punto e quindi senza problemi per quanto riguarda la complessità, la forma esterna e la struttura interna. Questa libertà e potenzialità ci porta immediatamente alle successive domande ovvero come cambia il modo di progettare e il tipo strumenti da utilizzare? Mettere in discussione il modo di progettare e gli strumenti da usare implica un riesame critico e radicale del metodo fin qui adottato. E questo ha implicazioni importanti non solo sul processo di progettazione, ma anche per quanto riguarda gli aspetti organizzativi, economici e soprattutto di conoscenze e abilità dei progettisti, e ci porta a chiedere: “Ha ancora senso utilizzare i metodi e gli strumenti tradizionali e ben consolidati che ci supportano per il calcolo e la simulazione di forme che localmente sono geometricamente semplici in quanto condizionate dai processi tradizionali di fabbricazione

fino ad ora utilizzati?”. Il paradigma tradizionale della progettazione meccanica si basa su un processo che parte da una definizione di specifiche e obiettivi da raggiungere, vincoli solo in parte formalizzati quantitativamente e in modo coerente e completo, che vengono poi “interpretate” dal progettista che, sulla base della sua esperienza e delle sue conoscenze, arriva a definire in termini essenzialmente di forma una o più possibili soluzioni con l’ausilio di strumenti CAD che di fatto generano un modello geometrico nominale della/delle soluzioni potenziali che poi sono il riferimento per una serie di simulazioni atte a verificare le caratteristiche, le funzionalità e il comportamento fisico a fronte di situazioni ritenute limite per garantirne la validità. Possiamo osservare che tutte le varie generazioni di strumenti CAD (Computer Aided Design) aiutano nella fase di documentazione oggettiva del risultato non tanto o per nulla nella fase di creazione della potenziale soluzione. Le tecniche di simulazione, integrate con quelle di ottimizzazione, in particolare topologica, permettono invece di ribaltare il processo in modo molto più efficace perché,

Argomenti partendo dalla definizione degli obiettivi e dei vincoli, generano forme che ottimizzano la forma rispetto agli obiettivi specificati e ai vincoli imposti.Quindi i nuovi sistemi di supporto alla progettazione (detti “simulation based”) propongono soluzioni progettuali ottimali orientate agli obiettivi e rispettose dei vincoli. Non prendendo in considerazione i forti vincoli imposti dalle limitazioni dei sistemi di produzione tradizionali le forme risultanti sono molto più “leggere” e molto “organiche”, normalmente non producibili con i sistemi di produzione tradizionali. Le tecniche di manifattura additiva si prestano benissimo alla produzione di queste forme con un costo che è essenzialmente proporzionale al volume. Abbiamo, inoltre, una eccellente opportunità: trarre vantaggio dalla disponibilità di metodi e tecniche di ottimizzazione sviluppate da più di 20 anni, e finora relegate in applicazioni di nicchia, per l’ottimizzazione di soluzioni tecniche (forme) definite con i metodi tradizionali precedentemente descritti, in particolare i metodi e gli strumenti per l’Ottimizzazione Topologica. Questa metodologia - utilizzata come tutte le metodologie di analisi a valle della progettazione per verificare la validità e l’efficienza della soluzione rispetto all’obiettivo da ottimizzare diventa il cardine del nuovo metodo di progettazione, portando la simulazione nella fase iniziale del

progetto “suggerendo” forme ottimali in base agli obiettivi prefissati e ai vincoli geometrici esistenti del tutto fattibili con le metodologie additive, senza sottostare a vincoli a priori di forme “macchinabili” secondo i processi tradizionali, ma del tutto fattibili con le metodologie additive. Abbiamo, quindi, già un metodo che permette di usare la simulazione per indirizzare la progettazione subito nella fase di concept in funzione di una soluzione ottimale del problema progettuale definito, con l’enorme vantaggio di poter acquisire e accumulare conoscenza oggettiva ed esperienza in tempi molto rapidi. Il nuovo metodo, centrato sugli strumenti di ottimizzazione topologica, permette infatti di esplorare tutto lo spazio delle possibili soluzioni giocando sulla variazione di obiettivi e vincoli per quanto riguarda la forma e la omogeneità del materiale, con il non marginale risultato di acquisire direttamente e facilmente la sensitività dei singoli vincoli e constraint rispetto agli obiettivi di progetto. Siamo quindi nella felice condizione di disporre già degli strumenti di supporto alla progettazione per l’AM: pronti, robusti, ampiamente collaudati e supportati. Per cogliere da subito le enormi opportunità e tutti i vantaggi offerti dalla disponibilità delle tecnologie di Additive Manufacturing basta solo cambiare approccio e mentalità perché tutto il resto è già disponibile e da subito.

Altair Engineering

Un ambiente di progettazione end-to-end per valorizzare la produzione additiva

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Aiutare le imprese a definire e individuare nuove modalità di progettazione dove simulazione e ottimizzazione topologica diventano gli elementi fondanti e strategici per acquisire nuova competitività nello sviluppo prodotto. Intervista a Giulio Turinetti, Business Developer - Multiphysics Solutions di Altair Italia.

e tecnologie additive offrono infinite possibilità di customizzazione, incremento e ottimizzazione delle performance del prodotto nonché riduzione di tempi e costi di fabbricazione e assemblaggio. Complessità di forma, complessità di materiale, complessità funzionale, sono le sfide con cui ci si confronta, sfide che possono essere risolte soprattutto nella dimensione ingegneristica e progettuale. Con l’affermazione di questo nuovo emergente scenario viene messo in discussione il paradigma tradizionale dello sviluppo prodotto poiché è proprio nella definizione di un innovativo am-

biente di progettazione che si misura la capacità di valorizzarne appieno le potenzialità. In questa prospettiva Altair Engineering si dimostra essere una delle più avanzate realtà ingegneristiche. Quali sono le sfide della progettazione nell’ambito della produzione additiva? Quali le complessità con cui ci si deve confrontare? Oltre alle difficoltà tecnologiche nell’adottare una nuova tecnica produttiva nel normale ciclo di sviluppo prodotto, una delle principali sfide è formare la mentalità di progettisti e ingegneri a pensare forme additive. Data la grande confidenza con le tecniche tradizionali di produzione, le forme generate dal processo additivo risultano, infatti, stra-

Intervista ne e del tutto inusuali e solo un sano senso critico, fisico e ingegneristico, insieme a una profonda conoscenza del processo possono aiutare ad elaborare una logica di sviluppo additive oriented. Una delle prime complessità è abbracciare l’idea di concepire da subito forme complesse, dalle quali tuttavia dipende il massimo potenziale di questa tecnologia In che modo la tecnologia di simulazione si sta evolvendo per valorizzare le potenzialità che sottende la nuova modalità produttiva? Oggi più che mai le simulazioni aiutano progettisti e ingegneri a prevedere possibili alternative nel design di forme additive. Trattandosi di un approccio molto differente, il classico metodo incrementale “try and error” non è più praticabile poiché il design di partenza risulta troppo legato a forme tradizionali.

Sempre di più software topologici trovano una maggiore applicabilità nel mondo dell’additive manufacturing. Inoltre, le tecniche di modellazione CAD devono seguire lo stesso grado di complessità geometrica, offrendo un rapido utilizzo all’utente. In quale modo le soluzioni Altair possono contribuire a implementare un processo end-to-end di sviluppo prodotto additivo? Altair lavora da oltre 20 anni in ambito di ottimizzazione strutturale dove l’ottimizzazione topologica gioca un ruolo fondamentale. Non è un caso, quindi, che OptiStruct, riconosciuto in molte aziende come lo stato dell’arte per quanto riguarda l’ottimizzazione topologica, sia diventato parte essenziale nella progettazione additiva. Oltre ad OptiStruct, Altair offre ambienti di re-design rapidi e intuitivi come Inspire, dedicato a progettisti che in poco

Altair Engineering tempo devono generare nuove idee e Da un punto di vista di progettaforme da poter sviluppare in ALM. Uni- zione ingegneristica quali sono le tamente a questo, discontinuità che Evolve adotta inintroduce la proL’affermazione della duzione additiva novative tecniche produzione additiva rispetto alla tradi modellazione CAD come le Polymette in discussione dizionale produnurbs, che peril paradigma tradizionale dello zione sottrattiva? mette con grande sviluppo prodotto poiché è Una delle più granagilità di modelproprio nella definizione di di discontinuità è lare direttamente un innovativo ambiente di il passaggio dalla in 3D seguendo le progettazione che si misura la realizzazione del free-form propocapacità di valorizzarne appieno modello CAD alla ste dall’ottimizzaproduzione fisica. zione topologica. le potenzialità Questo passaggio Mettiamo poi a è quasi diretto e disposizione degli permette di evitare attrezzature, poutenti software di valutazione e generazione di supporti nonché simulazioni sizionamenti e strutture ausiliarie alla realizzazione. Per questo motivo la di processo additivo.

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Intervista

simulazione del processo additivo diventa importante, al fine di prevedere possibili distorsioni e ritiri della struttura durante la realizzazione in modo da aumentare l’affidabilità della nuova forma non solo come performance meccanica, ma anche dal punto di vista realizzativo. E’ ipotizzabile prevedere uno scenario di collaborative manufacturing o di produzione integrata, una dimensione di progettazione ibrida dove sia possibile realizzare una vera convergenza di produzione additiva e sottrattiva? Assolutamente sì, ed è già così ad oggi in cui il processo additivo produce spesso un semilavorato che necessita di lavorazioni meccaniche locali, oppure basti pensare ai trattamenti termici molto spesso necessari per uniformare la struttura interna del materiale e omogenizzarne le caratteristiche meccaniche.

Esistono già delle best practice Altair in ambito di progettazione additiva? Se sì, quali quelle più significative? Anche nel Design for additive manufacturing Altair ha sviluppato best practice da poter proporre e customizzare su progetti specifici del cliente. Tra questi troviamo ad esempio come poter scegliere il componente ottimale da riprogettare in additive piuttosto che l’interazione forte con l’aspetto produttivo fin dai primi concept iniziali in modo da garantire la miglior fattibilità realizzativa possibile del nuovo prodotto. Altair non è da sola nella realizzazione di nuovi componenti in additive, ma inserita in una filiera che vede player importanti nel settore come produttori di macchine additive quali Renishaw e service qualificati come Beam-IT, per poter offrire al cliente una soluzione completa end-to-end e guidarlo in ogni passo dell’adozione di questa nuova tecnologia di sviluppo prodotto.

Le nuove frontiere della manifattura additiva

di Piero Macrì

L’esplosione di una sempre maggiore offerta di tecnologie e sistemi per la produzione industriale basata su processi additivi è una rivoluzione epocale nel mondo dell’industria manifatturiera. Quali le potenzialità, le opportunità, le criticità, i limiti e le possibili evoluzioni? Intervista a Paolo Bariani, responsabile del Laboratorio TE.SI.

Scenario

Paolo Bariani, professore di Tecnologie e Sistemi di Lavorazione presso l’Università di Padova e Responsabile del TE.SI.

ovigo, Polesine, terra e acqua. Negli ex magazzini parti di ricambio e officina manutenzione di Eridania esiste da dieci anni il laboratorio sperimentale TE.SI., centro di eccellenza mondiale nell’ambito dell’ingegneria di precisione. “Siamo arrivati qui nel 2009”, racconta Paolo Bariani, professore di Tecnologie e Sistemi di Lavorazione presso l’Università di Padova e artefice del progetto. “Ci siamo insediati come dei veri e propri coloni, stabilendo in questa geografia d’Italia quello che sarebbe poi diventato il nostro ecosistema di fabbrica digitale”. La proprietà dello stabile è del Censer – centro servizi gestito da un consorzio che vede coinvolti enti territoriali e fondazione Cassa di Risparmio di Padova e Rovigo. In questi dieci sono stati investiti circa 12 milioni di euro. Soldi che sono stati spesi primariamente in apparecchiature, infrastruttura e impianti tecnici. Non un euro viene dall’università, tiene a precisare Bariani. Due terzi dei proventi sono stati generati da contratti con privati mentre il resto deriva da finanziamenti della fondazione.

Di che si occupa il Laboratorio? Di quella che viene comunemente definita Precision Engineering ovvero lavorazione e progettazione di componenti meccanici complessi realizzati con materiali i più diversi, metallici, polimerici e ceramici. Attività che si avvalgono dei più innovativi e avanzati sistemi di manifattura - additiva e sottrattiva - e che si ispira a un modello di collaborative manufacturing o produzione integrata. L’obiettivo è riuscire a individuare nuove tecniche di produzione che permettano di valorizzare l’additive manufacturing, ricercando costantemente modalità e approcci ingegneristici innovativi. Come dice Bariani, “osare dove altri non hanno ancora osato”. Limiti e vincoli operativi La manifattura additiva è una frontiera tecnologica che, nonostante evidenzi straordinarie opportunità, deve confrontarsi con una serie di limiti e vincoli operativi. “Le sfide aperte sono ancora molte, dice Bariani, e di non semplice soluzione. Per superarle serve un impegno comune su più fronti e su più dimensioni, progettuali e industriali. Non voglio dire che siamo solo all’inizio, l’additive manufacturing nasce da un percorso iniziato negli anni ottanta. Quel che è certo è che la situazione è ben diversa da quella che traspare dai tanti articoli che sono stati scritti sulla stampa 3D, termine che nell’immaginario collettivo rappresenta l’alter ego della produzione additiva”.

Una vista del Laboratorio TE.SI.

Per Bariani il più grande vantaggio dell’additive risiede sia nella libertà assoluta con cui si può agire in termini di forma e geometria del componente da realizzare sia nelle infinite possibilità di progettazione. Tuttavia, per sfruttare a pieno queste opportunità vi sono sfide che devono essere ancora vinte, sfide con le quali si confrontano quotidianamente tutti coloro che sono coinvolti nella creazione ed evoluzione di questo mercato. Quali? Innanzitutto i materiali, nel senso che la gamma disponibile, pur in presenza di una straordinaria dinamica evolutiva, è ancora limitata. Altro aspetto, non meno importante, è la produttività.

“Ci confrontiamo con sistemi e tecnologie lente che si rivelano poco competitive con le tecnologie tradizionali. Quando si dice che le tecnologie di tipo additivo stanno scalzando le vecchie tecnologie si afferma il falso”. Infine, terza e grande sfida, che riguarda soprattutto le polveri metalliche, è quella dell’integrità strutturale, cioè di resistenza a fatica, importante soprattutto in alcuni settori, l’aeronautico in primis. Una sfida, quest’ultima, ancora del tutto aperta, dove, come afferma Bariani, “c’è ancora tanto da fare sia dal punto di vista scientifico sia dal punto di vista tecnologico”.

Scenario Integrità strutturale “Ci sono grosse bugie in giro sulla stampa additiva. E’ vero, la complessità geometrica del componente, la possibilità di aggregare, entro certe dimensioni, più componenti in uno solo molto complesso è la prerogativa più importante delle tecnologie additive. Ma se andiamo a vedere le caratteristiche di resistenza, non tanto statica e quindi su carichi non variabili nel tempo, ma soprattutto a fatica, quindi ciclica, come può essere il caso delle parti impiegate su un aereo, automobile o altro, ci accorgiamo che la tecnologia additiva è parecchio indietro rispetto a quella tradizionale: lo stesso pezzo realizzato con l’una o l’altra tecnologia risulta più resistente se prodotto in modalità sottrattiva”. A questo proposito Bariani cita l’esempio di General Electric che nel torinese produce palette per turbine aeronautiche e altri componenti. “Hanno investito centinaia di milioni, forse un miliardo, per poter disporre di una batteria di macchine di additive manufacturing. Ebbene ciò che si vede nelle presentazioni non corrisponde a verità, nel senso che hanno una percentuale di scarti notevole proprio per un discorso di affidabità/integrità di tipo strutturale, cosa che verifichiamo ogni giorno in laboratorio”. Quando si utilizzano leghe di titanio o leghe di alluminio, è il caso di manufatti aeronautici, ci si scontra spesso con problemi microstrutturali,

in conseguenza del fatto che il laser agisce per fusione. Quando si parla di processi con sinterizzazione laser parliamo, quindi, di una struttura che opera più per fusione che per stampaggio, e come tale può evidenziare microcavità o nanocavità che possono innescare fratture. E’ un tipo di fragilità che può essere superata e contrastata con particolari trattamenti termici, ma solo parzialmente. “Il magnesio, per esempio, è una lega splendida, perché leggerissima, ma oggi c’è solo qualche centro universitario che comincia a fare additive manufacturing con leghe di magnesio. La soluzione sarebbe avere una macchina, ad esempio un centro di lavoro basato su tornio a controllo numerico, che possa eseguire lavorazioni di tipo sottrattivo - quali forature e fresature - e al tempo stesso lavorazioni di tipo additivo”. Integrazione ibrida L’obiettivo cui tendere è avere un magazzino utensili dentro la macchina a controllo numerico, gestito in maniera automatica, che possa prevedere la presenza di utensili di asportazione insieme a utensili di deposizione. Un qualcosa, quindi, che possa eseguire una produzione ibrida sullo stesso pezzo integrando tecnologie diverse, di tipo additivo e di tipo sottrattivo. “Ci sono già dei progetti europei in corso e a uno di questi partecipa anche il TE.SI. E’ una sfida sostanzialmente aperta. Una società tedesca ha già presentato macchine di questo tipo, ma non sono

L’area di lavoro a tecnologia FDM con stampanti stratasys

ancora pienamente affidabili. (ottimi prototipi ma niente di più). Ci sono una serie di problemi di carattere tecnologico non indifferenti che attualmente non sono ancora stati risolti, anche nei prototipi che sono stati presentati”.

un supporto o altro – lo si sviluppa tradizionalmente per fresatura o altre lavorazioni convenzionali che lavorano per asportazione di truciolo. Eppure, può essere che sia più conveniente procedere per via additiva”.

Quali sono le discriminanti nell’utilizzo dell’una o l’altra tecnologia? In quale modo è possibile orientare l’utente? “Non esiste ancora un sistema valido, di tipo algoritmico, che consenta di assistere una persona nel decidere quale processo – additivo o sottrattivo – sia preferibile nella realizzazione di un certo componente. E’ un tema oggetto di ricerca sul quale siamo impegnati in prima persona. Se si deve fare un prodotto - una staffa,

“Se proprio vogliamo individuare la ragione prima che può indirizzare la scelta, questa è senza ombra di dubbio la forma. Una biella tessile realizzata in struttura trabecolare si può realizzare solo ed esclusivamente in additive. Non solo, producendo in additive posso pensare di utilizzare un materiale molto meno costoso, non più una lega di titanio, ma, in virtù della quota di alleggerimento che permette di introdurre la geometria

Scenario additiva, orientarmi verso materiali più tradizionali ed economici come l’acciaio. La scelta, come si vede, rivoluziona la scelta dei materiali”.

additivo significa progettare in modo completamente diverso in quanto, se si vogliono raggiungere vantaggi tangibili si deve concepire una geometria che valorizzi le capacità della nuova tecnologia di produzione. In questo senso è di importanza fondamentale l’ottimizzazione topologica, che permette di individuare la geometria in modo tale da mettere il materiale solo là dove serve, solo là dove lavora bene.

Tuttavia, come emerge dalla discussione con Bariani, anche quest’ultima libertà ha i suoi limiti che derivano innanzitutto dai vincoli imposti dal costruttore della macchina, che permette di utilizzare solo certi materiali e non altri, e obbliga a rispettare “Solo in questo Non esiste un parametri di modo posso avere sistema valido, di produzione delle strutture tipo algoritmico, che specifici. più snelle e quasi possa aiuatere le persone sulla “Quando oggi si impossibili da scelta – additiva o sottrattiva – investe in una realizzere con per la realizzazione di un certo macchina additiva le tecnologie occorre essere sottrattive. Ed è componente. In linea generale consapevoli che solo la tecnologia si può però affermare che la quella stessa additiva, o quasi, discrimante sia in massima macchina non che mi consente parte riconducibile alla forma potrà lavorare di realizzarle. materiali che, Vale sempre e considerata la velocità cui si muove comunque la regola – purtroppo il mercato, verranno resi disponibili spesso violata, anche nell’industria a breve sul mercato”. L’investimento avanzata - che quando si cambia deve quindi essere frutto di un’analisi tecnologia di produzione è opportuno molto attenta a quelli che sono gli cambiare anche la geometria del obiettivi e i ritorni di investimento, su componente”. quali ipotesi di produzione conto di “Il progettista – continua Bariani - è ammortizzare il costo della macchina naturalmente e fisiologicamente e su quale scala temporale. Lo portato a concepire nuovi prodotti scenario di mercato è molto articolato sulla base della propria esperienza. e i criteri che devono sottostare gli Quest’ultima è comunque e sempre investimenti devono essere valutati un condizionamento, che può essere con estrema accuratezza. sì positivo - reitero un’esperienza positiva ergo concepisco prodotti Ottimizzazione dei processi positivi – ma può rivelarsi un fattore Ma attenzione, progettare in negativo se applicata tout court

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Nel laboratorio Te.Si. sono presenti le principali tecnologie di AM per materiali metallici: la Selective Laser Melting, SLM, e la Direct Metal Deposition, DMD

alla tecnologia additiva, poiché quest’ultima rompe definitivamente con le regole tradizionali. O la riesco a valorizzare nella sua interezza oppure mi ritroverò ad aver prodotto un qualcosa che non ha nessuna ragione valida ad essere stato concepito in logica additiva”. Siamo immersi in uno scenario ad alta discontinuità. Non è per nulla sorprendente, quindi, accorgersi che anche gli strumenti di progettazione tradizionali siano entrati in crisi. “Sfido chiunque abbia una notevole esperienza in modellazione

geometrica con un CAD evoluto a modellare una biella in geometria additiva o progettare una ruota dentata alleggerita con una struttura alveolare all’interno. Certo, tutto è possibile, ma un certo risultato lo si può ottenere soltanto utilizzando lo strumento nativamente concepito per soddisfare quella necessità”. Per Bariani la maggior parte del software in circolazione, anche quando si parla di sistemi 3D avanzati, è nell’impossibilità di valorizzare appieno le tipologie di additive manufacturing. Stanno facendo

Scenario la fortuna nomi come Materialise, Magics, Renishaw, Netfabb, strumenti agili e user friendly che vanno ad accentuare l’immediatezza di progettazione, di ottimizzazione topologica e di analisi permettendo all’utilizzatore di avere rapidamente un’idea iniziale del design che si andrà poi a realizzare.

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nella polvere. Non da ultimo, la scelta dei parametri del laser, la densità di energia, la velocità... E’ un mondo nuovo che è ancora appannaggio di pochissimi specialisti. Anche in questo contesto – conclude Bariani - vediamo come l’additive si pone come tecnologia disruptive, creando discontinuità con le competenze pregresse”.

Strutturazione della produzione In definitiva, In un futuro prossimo A parte la dall’Esperienza è verosimile attendersi concezione del del TE.SI. e un diverso equilibrio pezzo e quindi dall’intervista a la possibilità Bariani emerge nelle tecnologie di produzione di avere gli come le sfide, i aprendo così la strada a uno strumenti idoenei limiti e i vincoli scenario ibrido - sottrattivo per modellare della stampa e additivo - dove elementi e geometricamente additiva componenti di derivazione un componente riferibili a scarsità diversa daranno l’opportunità di che valorizzi di materiali, indirizzare al meglio molteplici l’additive produttività, manufacturing, c’è esigenze produttive fragilità strutturale anche infine tutta e complessità di la complessità progettazione che riguarda la strutturazione e produzione - si caratterizzino del processo di produzione, che per essere primariamente sfide è completamente nuova. “Se con tecnologiche e come tali possano le macchine che lavorano per verosimilmente essere risolte nel asportazione di truciolo - torni, frese tempo. In un futuro prossimo tutto o combinazioni di queste – si ha la ciò contribuirà a raggiungere un disponibilità di sistemi software di diverso equilibrio nelle tecnologie tipo CAM, che permettono di generare di produzione dando vita a uno percorsi ottimali di produzione, scenario ibrido - sottrattivo e nell’additive manufacturing i problemi additivo - dove elementi e componenti di progettazione del processo – quali di derivazione diversa daranno la scelta dell’assetto del componente l’opportunità di indirizzare al meglio e del volume di lavoro - devono molteplici esigenze produttive. Una essere risolti manualmente. Ho poi cosa appare altamente probabile: l’una il problema dei supporti, perché il e l’altra logica tenderanno a essere pezzo non è che se ne sta sospeso complementari.

Scenario

Sinergie sottrattive-additive Le tecniche di lavorazione per asportazione di materiale hanno alle spalle un lungo periodo di utilizzo, perfezionamento ed innovazione. L’avvento dei sistemi informatici ha consentito di ottenere macchine a controllo numerico in grado di garantire elevatissimi livelli di accuratezza. Il laboratorio Te.Si è dotato di un sistema di micro-fresatura a 5 assi Kugler Micromaster 5X. Tale centro di lavoro è in grado di eseguire lavorazioni ad altissima precisione. Grazie ad un sofisticato sistema di posizionamento laser ed a un mandrino ad aria compressa che raggiunge i 180.000 rpm si possono ottenere precisioni nell’ordine dei 10 micron. Nel laboratorio è inoltre presente un sistema Sarix SX200, una macchina che consente lavorazioni per elettroerosione o Electrical Discharge Machining. L’EDM si basa su un principio fisico-chimico che permette il taglio di metalli anche molto duri senza la necessità di utilizzare un utensile con proprietà meccaniche su-

periori. Consente inoltre di effettuare fori (elettroerosione a tuffo) di dimensioni micrometriche e geometrie non necessariamente assial-simmetriche, cosa non possibile nel caso della fresatura, molto utile per ottenere, ad esempio, spigoli vivi. Molte tecnologie di Additive Manufacturing presentano ad oggi diverse limitazioni nell’ambito della finitura superficiale, della tolleranza geometrica ed in generale della precisione dei micro-elementi. Affiancando tali sistemi alla manifattura additiva è possibile combinare molteplici vantaggi delle diverse tecniche di lavorazione sfruttando la potenzialità free form date dall’AM e l’estrema precisione delle lavorazioni meccaniche per asportazione di materiale. È ad esempio possibile generare, con tecnologie 3D, un componente che presenti una geometria solo abbozzata di un certo dettaglio tecnico ottenendo quello che viene definito Near Net Shape, inserirlo in uno dei sistemi appena descritti e conferire la finitura superficiale richiesta o farlo rientrare all’interno di una specifica tolleranza geometrica. Se spesso è comune una visione di contrapposizione tra tecniche additive e sottrattive, nel laboratorio Te.Si. l’approccio è basato sull’ottenimento del risultato grazie alla loro complementarietà ed al loro utilizzo sinergico.

Prisma Tech

Design generativo e manifattura additiva: le nuove sfide per i prodotti del futuro

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“Siamo in presenza di una rivoluzione disruptive, come la definiscono gli americani, una rivoluzione che cambierà il modo di progettare e di produrre e che va oltre l’industria 4.0”. Giuseppe Donanzan, amministratore delegato di Prisma Tech, società leader in Italia nella fornitura di soluzioni innovative per il processo di sviluppo prodotto, analizza i cambiamenti e le potenzialità di questo nuovo scenario.

Giuseppe Donanzan, AD di Prisma Tech

risma Tech si caratterizza per essere una realtà di assoluto rilievo per il mondo della progettazione e produzione additiva. La nostra azienda – spiega l’AD Giuseppe Donanzan - abbraccia l’innovazione anche nelle prime fasi sperimentali, facendo investimenti in ricerca avanzata in collaborazione con Università e centri tecnologici. Facciamo parte di alcune reti di impresa che hanno come obiettivo l’innovazione nei principali settori del made in Italy, come la rete Veneta M3NET per il Digital manufacturing o la rete FACE Design per il settore della moda. Il Design Generativo non solo permette di

creare dei prodotti che possano garantire la migliore funzionalità per la loro topologia geometrica, ma in molti casi, come nel settore dell’Automotive viene utilizzato per creare delle forme di stile e di design esclusivo e attuale. Chiaramente la diffusione di questa metodologia per la creazione di nuovi prodotti potrà evolversi esclusivamente con la diffusione della manifattura additiva per le fasi di industrializzazione e produzione, in quanto la complessità delle forme disegnate dal computer rende praticamente impossibile la realizzazione delle stesse con i metodi tradizionali. Chi vi parla è sicuramente una persona che negli ultimi 30 anni si è dedicato all’innovazione del manifatturiero: dal CAD2D al 3D, dai sistemi PDM o PLM fino agli ultimi 10 anni dove con Prisma Tech ha consolidato la sua esperienza anche nel campo dell’Automotive Design e della simulazione dei processi

Company to Watch di stampaggio delle materie plastiche con un unico obiettivo: innovazione tecnologica per un prodotto perfetto nello stile e nella qualità. Molto importante è anche il contributo che Prisma Tech sta portando al settore della Moda con l’inserimento del 3D, dove ha iniziato da pioniere nel 2012 ed oggi si sta prendendo una posizione di leadership in Italia contando tra i clienti le migliori aziende del comparto. Sono convinto - continua Donanzan che il benchmark tra i vari settori del made in Italy possa portare un grosso vantaggio a tutti i pionieri dell’innovazione, contribuendo ad accelerare i tempi di start-up di un progetto innovativo e ad aumentare il ROI sugli investimenti. Proprio per questo motivo il 21 Giugno 2018 presso l’HOTEL PARCHI DEL GARDA ci sarà il primo Customer meeting Prisma Tech unificato con i clienti appartenenti a tutti i settori: Automotive, Aereospace, Prodotti di consumo, Mobili, Moda e quello delle macchine industriali ed

impianti. Ed è proprio in questo confronto che possiamo anche accelerare la diffusione del generative design e dell’additive manufacturing. Prisma Tech vanta una partnership molto importante da molti anni con 2 produttori mondiali leader in queste tecnologie, quali Autodesk e Stratasys. Tra le soluzioni più innovative Autodesk offre Fusion 360 - spiega Michele Segato, Senior Simulation Application Engineer di Prisma Tech - la piattaforma di progettazione 3D cloud based che parte dal design e arriva alla manifattura additiva. E’ lo strumento ideale per chi progetta prodotti di design e beni di consumo, con necessità di gestire modelli freeform e superfici complesse, mesh poligonali, rendering e molto altro. La piattaforma basata su cloud consente di accedere alla propria cartella di lavoro da ogni dispositivo e di collaborare con colleghi dall’altra parte del mondo in real time. Fusion 360 va ben oltre il design e consente di lanciare simulazioni fem avanzate con il solutore

Prisma Tech Nastran fin dalle prime fasi di progettazione. In questo modo il progettista può migliorare le performance del nuovo concept senza perdere tempo in modifiche successive, che diventeranno più complesse e costose. Utilizzando il solutore Nastran si possono eseguire ottimizzazioni topologiche del proprio componente, consentendo di alleggerirlo senza perdere le performance meccaniche necessarie.” In questa ottica di progettazione assistita dal calcolatore, Autodesk ha da poco rilasciato il Generative Design, che promette di diventare la tecnologia rivoluzionaria per il design del futuro. Il progettista deve solo definire vincoli, carichi, materiale e peso desiderato e lanciare la soluzione su cloud. L’algoritmo creerà migliaia di varianti che soddisfano i requisiti e consente di scegliere il design più innovativo/ performante. La realizzazione di tali forme complesse spinge naturalmente verso la manifattura additiva, che diventerà sempre più competitiva rispetto ai processi tradizionali anche in termini economici. General Motors ha annunciato pochi giorni fa di aver iniziato ad utilizzare il Generative Design di Autodesk per lo sviluppo di alcuni nuovi componenti. Una volta progettato il componente – continua l’ingegner Segato - possiamo utilizzare Autodesk

Netfabb per prepararlo ed ottimizzarlo per la stampa 3D. Abbiamo infatti una serie di utilities per la riparazione del file, creazione di innesti per unione di componenti, creazione del supporto, packing 2D e 3D per ottimizzare la camera di stampa e calcolare lo slicing per il lancio nella macchina desiderata. Si possono raggiungere livelli di alleggerimento ulteriori utilizzando strutture tipo “lattice” che garantiscono le stesse prestazioni meccaniche verificate dal solutore Nastran. L’ultima tecnologia di Netfabb consente di simulare il processo di stampa metallo a letto di polveri per prevenire le distorsioni e rotture dovute agli stress termici soprattutto fra supporto e componente. Si può calcolare la geometria compensata per ottenere la forma finale corretta e simulare eventuali trattamenti termici successivi di rilassamento. Quando serve una piccola serie di prototipi funzionali con il materiale polimerico definitivo si può realizzare uno stampo pilota con tecnologia additiva da utilizzare in una comune pressa per stampaggio ad iniezione. In questo caso diventa critico il numero di stampate realizzabili prima che lo stampo in fotopolimero degradi. Utilizzando Autodesk Moldflow possiamo prevedere il riempimento del componente ma anche la storia termica dello stampo e 27

Company to Watch prevederne la durata, ottimizzando il raffreddamento e la tenuta meccanica. In questo modo – conclude Segato - si possono ridurre le prove ed errori che portano a sprechi di denaro e tempo inaccettabili con i nuovi workflow di sviluppo prodotto. Maurizio Razzadore, Sales Manager della divisione dedicata alle Stampanti 3D di Prisma Tech, ci parla della Prototipazione Rapida con tecnologia additiva. Questa consente di produrre rapidamente modelli fisici da dati CAD tridimensionali. E’ impiegata in una vasta gamma di settori e permette alle società di trasformare con rapidità ed efficienza idee innovative in prodotti finali di successo. Le varie tecniche di prototipazione rapida – spiega Razzadore - offrono molteplici vantaggi nella progettazione tra i quali: comunicazione rapida delle idee, maggiore flessibilità e minor numero di difetti. Grazie agli oltre 1000 brevetti di Stratasys mediante la tecnologia FMD e Polject siamo stati in grado di evolvere la prototipazione in qualcosa di più complesso , ovvero la produzione con il conseguente utilizzo delle tecnologie non solo per realizzare il prototipo fisico ma creare un vero prodotto finito. Questo non vuol assolutamente dire

che le stampanti 3D andranno a sostituire le attuali tecnologie di stampaggio, ma che le affiancheranno trovando il massimo beneficio in tutte quelle produzioni di pezzi numericamente limitate o customizzate che rendono l’attuale processo di produzione tradizionale molto costoso. Un chiarissimo esempio è quello riguardante la fornitura on-demand di componenti alla produzione di componenti di volo per gli aeromobili Airbus con stampa 3D. Questo grazie alla collaborazione tra Stratasys e Airbus che, sfruttando la riduzione del consumo dei materiali e degli sprechi, conta di ottenere così una maggiore flessibilità della filiera e di migliorare la competitività dei costi. La manifattura additiva – conclude Razzadore - oltre che nell’industria trova varie applicazioni anche in campo medico dove, adattando rapidamente le proprie strategie e accelerando il passo delle innovazioni, è possibile migliorare l’assistenza ai pazienti, mantenere o aumentare la redditività e accrescere la preparazione dello staff medico. La risposta commerciale di Stratasys all’enorme esigenza del mercato è identificata in 3 famiglie di prodotto: la serie idea, design e production.

Produzione additiva, lâ&#x20AC;&#x2122;esperienza TE.SI.

Nel laboratorio sono presenti sistemi che consentono la produzione sia di materiali polimerici che metallici. Le installazioni e le tipologie di processo utilizzate in ambito FDM, SLM e DMD.

Aree Lavoro

*Nicolò De Marchi

e tecniche di manifattura additiva hanno subito una significativa evoluzione negli ultimi anni. Le prime tecnologie sono state messe a punto a partire dalla prima metà degli anni ’80 e quella ad oggi più nota – comunemente identificata come stampa 3D - è la FDM a filamento, brevettata nell’ormai lontano 1992 dall’azienda statunitense Stratasys. Da allora si è osservato un continuo sviluppo delle varie tecniche e tecnologie. Ma è in tempi recenti che si è verificata un’imponente accelerazione. L’incremento delle prestazioni dei computer, fondamentali per il

disegno tridimensionale, assieme alla disponibilità di software più potenti e user friendly, oltre alla possibilità di utilizzare una vasta gamma di materiali, ha infatti portato ai primi risultati positivi in ambito industriale. Tutto ciò ha contribuito e creare un maggiore interesse attorno a questi sistemi, avviando così un circolo virtuoso tra ricerca e industria che ha decretato uno sviluppo incrementale dell’Additive Manufacturing (AM). Ad oggi non mancano comunque le sfide, molte tecnologie hanno ancora bisogno di essere perfezionate e consolidate. Il processo additivo in TE.SI. Esistono molti modi per suddividere le tecnologie AM. Tra questi, il più comune criterio utilizzato è rappresentato dal tipo di materiale utilizzato. Nel laboratorio TE.SI. sono presenti diversi sistemi che consentono la produzione additiva sia di materiali polimerici che metallici.

Aree Lavoro La quasi totalità dei processi di filamento di polimero termoplastico, manifattura additiva è basata sul un materiale polimerico che se medesimo procedimento concettuale. scaldato tende a rammollirsi, è Si parte dalla creazione dell’oggetto fatto passare in prossimità di un a tre dimensioni in formato digitale elemento riscaldante che lo porta che può essere un disegno CAD o alla temperatura ottimale per poi una geometria acquisita con scanner essere estruso attraverso un ugello. tridimensionali. L’oggetto 3D viene L’estrusore è montato in genere in seguito suddiviso in una serie di su di una testa che gli consente di strati tramite muoversi sul un processo piano di lavoro Esistono molti modi software e disegnare il denominato singolo strato per suddividere slicing per poi dell’oggetto le tecnologie di arrivare ad 3D. Concluso lo produzione additiva. Il più una serie di strato, il piano comune criterio è rappresentato oggetti quasi di costruzione si dal tipo di materiale utilizzato. bidimensionali. abbassa di una Nel laboratorio è presente Ciascuno di quota pari allo un’ampia gamma di sistemi che questi livelli spessore dello viene poi strato seguente consente la produzione additiva realizzato per proseguire sia di materiali polimerici che di in maniera la realizzazione materiali metallici consecutiva del manufatto. dalla macchina Il percorso fino alla dell’estrusore, la creazione del modello completo. Si quantità di materiale, la temperatura può quindi intuire la prima criticità del polimero, quella del piano che presenta la manifattura additiva: di costruzione sono solo alcuni l’adesione tra i vari strati ed il diverso dei parametri di processo che comportamento meccanico dei pezzi influenzano la qualità e la resistenza a seconda dell’orientamento con cui del manufatto creato. È possibile sono stati realizzati. produrre i filamenti direttamente all’interno del laboratorio attraverso FDM (foto FDM Stratasys) un macchinario che consente di Il laboratorio Te.Si è dotato di due estrudere grandi quantità di polimeri. macchine basate sulla tecnologia Sono in corso degli studi per poter FDM, una Stratasys F270 e una ottenere dei materiali più resistenti Treditu Easy Print, start-up mestrina grazie all’utilizzo di fibre di vetro che collabora con il laboratorio. Nella all’interno dei filamenti ed anche tecnologia FDM, acronimo inglese componenti conduttivi elettricamente per Fused Deposition Modelling, un grazie all’introduzione di carbonio in

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Aree Lavoro varie forme, ad esempio di grafene. Un’altra tecnologia presente nel laboratorio che permette la creazione di oggetti in polimero è la PoliJet. Il Te.Si è fornito di una Objet30 Prime ed una Connex3 Objet350 entrambe di Stratasys, azienda che detiene il brevetto della tecnologia. Il meccanismo su cui si basano questi sistemi è simile ad una tradizionale stampante domestica a getto di inchiostro, in questo caso però ad essere espulso dalle testine di stampa è un precursore fotopolimerico, un liquido che può essere fatto reticolare (indurire) con l’esposizione di raggi UV. La macchina quindi stampa ogni

strato e contemporaneamente irradia di luce UV l’oggetto permettendone la solidificazione. Il grande vantaggio di questa tecnica è la elevata accuratezza ed il grado di dettaglio ottenibile, ogni singolo strato è spesso poco più di un capello. SLM e DMD Nel laboratorio TE.SI. sono presenti anche le principali tecnologie di AM per materiali metallici, la Selective Laser Melting, SLM, e la Direct Metal Deposition, DMD. La prima è presente con il sistema MySint 100 prodotto da Sisma. Questa tecnologia prevede l’utilizzo di un laser per

Aree Lavoro fondere uno strato di polvere sopra al piano di lavoro. Al termine della realizzazione di ogni strato il piano si abbassa consentendo lo spargimento di un ulteriore strato di polvere e la prosecuzione del processo. L’intero procedimento deve avvenire in atmosfera inerte per evitare l’ossidazione delle polveri e l’eventuale reazione con elementi presenti nell’aria. I pezzi generati con questa tecnica possono essere di forma anche molto complessa con elementi interni alle geometrie o con strutture reticolari. È però necessaria una attenta e consapevole progettazione. Tale tipologia di costruzione comporta la necessità di disperdere ingenti quantità di calore. È quindi fondamentale che il pezzo sia ben connesso, anche termicamente, con il piano di lavoro e questo spesso si traduce nella necessità di costruire delle strutture di supporto che in questa tecnologia sono realizzate nello stesso materiale del pezzo. Queste hanno anche funzione strutturale durante la costruzione e devono necessariamente essere rimosse a fine processo. La rimozione dei supporti è forse il punto più critico della tecnologia poiché

comporta un notevole lavoro che nella maggior parte dei casi è svolto manualmente. Nel laboratorio sono al momento in corso alcuni studi per l’utilizzo di geometrie a densità variabile che possano favorire l’osteointegrazione in applicazioni biomedicali. La tecnologia Direct Metal Deposition, DMD, è invece presente con la macchina MLD5 di Manudirect. In questo caso la polvere metallica è convogliata e focalizzata attraverso un ugello conico dove un raggio laser incontra il flusso di particelle nel punto di focus e fornisce l’energia necessaria alla fusione del metallo. In questa macchina il movimento è affidato al piano di costruzione. Tale processo, seppur meno robusto dell’SLM, consente una maggior libertà di costruzione data anche dalla possibilità di variare molti parametri per poter ottenere proprietà meccaniche diverse in diversi punti del pezzo. È inoltre possibile modificare il tipo di polveri nel sistema di alimentazione e creare, seppur con notevoli difficoltà tecniche, un componente a gradiente di composizione. Tale aspetto rappresenta oggi la frontiera dell’impiego di questa tecnologia.

*Nicolò De Marchi si è laureato in Ingegneria dei Materiali presso l’Università di Padova con una tesi dal titolo: “Recupero di metalli strategici da rifiuti: Neodimio e Tantalio.” Attualmente frequenta il primo anno del corso di dottorato di Ingegneria Industriale presso l’Ateneo di Padova. Il suo lavoro di ricerca attualmente verte sulle tecnologie di manifattura additiva(AM), l’ottimizzazione dei processi e lo studio di trattamenti per migliorare l’affidabilità e le proprietà meccaniche dei componenti realizzati con l’AM.

Siemens PLM Software

Stampa 3D o progettazione integrata?

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Come in ogni settore industriale, anche i produttori di beni durevoli subiscono forti pressioni per fornire ai propri clienti prodotti migliori in tempi più rapidi. Per restare al passo con l’evoluzione dei consumi, le aziende devono essere agili e snelle per cogliere le nuove opportunità più velocemente dei concorrenti. Non si tratta di rincorrere le mode, quanto piuttosto di fare innovazione e sfruttare le tecnologie più avanzate per velocizzare la progettazione dei prodotti, tutto questo rispettando leggi e normative di settore sempre più articolate e assicurandosi di fornire prodotti di alta qualità.

Russell Brook, Marketing Director EMEA, Mainstream Engineering di Siemens PLM Software

a stampa 3D viene spesso indicata come la tecnologia fondamentale per accelerare le tempistiche di progettazione e sta diventando un elemento chiave in produzione, oltre che per la prototipazione. Airbus e Boeing, per esempio, la utilizzano per ridurre i costi e gli sprechi nella fabbricazione di componenti per i loro aerei commerciali. Ma, per ottenere il massimo beneficio da nuove tecnologie come la stampa 3D, soprattutto nel campo dei beni di consumo durevoli, è importante avere un sistema di progettazione e produzione integrato che favorisca la collaborazione e garantisca la precisione e

l’affidabilità lungo tutto il processo di fornitura. In questo modo, il prodotto creato sarà esattamente quello che l’azienda intendeva progettare e potrà essere realizzato in tempi più veloci, senza il rischio di richiami costosi e danni all’immagine. Inoltre, il mercato potrebbe richiedere un prodotto più “intelligente” rispetto al passato. L’Internet of Things sta entrando ormai in moltissimi prodotti e apparecchiature per la casa, grazie a sensori che rilevano parametri ambientali quali temperatura e pressione, monitorano l’utilizzo e forniscono informazioni utili alle case produttrici per analizzare eventuali problemi e persino prevenire possibili guasti. Questi prodotti intelligenti e connessi comportano naturalmente maggiori sfide in termini di progettazione e produzione. Sono infatti richiesti progetti elettromeccanici più complessi che integrino sensori ed elettronica in prodotti originariamente analogici, senza aumentare i costi.

Solution to Watch

Trarre vantaggio da questi sviluppi tecnologici (e far fronte alle nuove esigenze del mercato) è più facile se si dispone di un sistema di progettazione integrato che copre tutto il ciclo di sviluppo, dall’idea alla prototipazione, passando per la progettazione fino alla produzione. Il Gruppo SEB (meglio noto per i marchi Krups, Moulinex e Tefal) è passato da 140 lanci di prodotto all’anno a 200, con un incremento del 43%, grazie all’utilizzo del software CAD, Solid Edge, integrato nel sistema PLM. Il software ha contribuito anche ad aumentare la flessibilità dei processi produttivi. Grazie all’accessibilità diffusa del PLM su diversi dispositivi, tutti gli addetti del gruppo possono condividere informazioni e conoscenze e restare allineati agli standard e alle politiche aziendali. Grazie a questo approccio l’organizzazione è passata da singoli gruppi di lavoro impegnati nello sviluppo di nuovi prodotti all’adozione di processi trasversali a tutte le discipline. Il Gruppo SEB comprende oltre 20 marchi in diverse regioni; mentre in passato queste realtà erano separate, oggi possono condividere in-

formazioni, competenze e processi. Zumex ha avuto benefici analoghi, accelerando lo sviluppo dei propri sistemi spremiagrumi: l’azienda ha dimezzato i tempi di sviluppo con Solid Edge. Migliorando la collaborazione fra diversi reparti, le migliorie apportate ai prodotti sono state estese facilmente ai modelli sia domestici sia professionali. Inoltre l’azienda ha potuto mostrare i nuovi prodotti molto tempo prima che fossero effettivamente pronti per la commercializzazione, grazie a visualizzazioni ad alta definizione e prototipi virtuali. Queste risorse si sono rivelate preziose per formare i propri addetti commerciali e i rivenditori, gettando solide basi per l’attività commerciale. Il primo passo per velocizzare i tempi di commercializzazione è aumentare la produttività con un sistema che offra strumenti ottimizzati per accelerare ogni singola fase del processo, mantenendo intatta la precisione. Questi strumenti devono essere integrati fra loro per accompagnare l’azienda lungo tutto il processo. Quando si progetta

Siemens PLM Software con il CAD 3D, ad esempio, la tecnologia sincrona di Solid Edge semplifica e velocizza la creazione e la modifica di modelli 3D. Unendo la velocità e la semplicità della modellazione diretta con la flessibilità e il controllo della tecnologia sincrona di progettazione parametrica, è possibile creare velocemente nuovi progetti concettuali, rispondere facilmente alle richieste di modifica e aggiornare simultaneamente tutte le parti di un assieme. Grazie a questa flessibilità in progettazione si possono eliminare le attività di pianificazione preliminare ed evitare errori nelle feature, problemi di ricostruzione del modello e lunghi rifacimenti. La tecnologia sincrona consente inoltre di trattare i modelli realizzati con altri CAD 3D come se fossero file nativi, favorendo la collaborazione diretta con fornitori e partner.

Per gestire la crescente complessità elettromeccanica dei progetti, serve un sistema per fare la prototipazione sia della parte elettrica sia del progetto meccanico, con un set completo di strumenti di modellazione. Questi strumenti devono andare oltre la progettazione di parti e assiemi, mettendo a disposizione applicativi specializzati per la progettazione di telai, le operazioni di saldatura, la progettazione stilistica, i cablaggi, gli schemi elettrici, le distinte di taglio con distinte base precise per il prodotto e altro ancora. Questi applicativi devono essere progettati per svolgere attività specifiche. Per questo motivo sono definiti applicativi per processi specifici: perché forniscono all’utente solo gli strumenti e le operazioni necessarie per svolgere un determinato compito. Le informazioni fluiscono poi automaticamente lungo il processo di progettazione, in modo che i dati di progetto originali possano essere utilizzati per preparare i manuali e la documentazione di supporto, con costi inferiori e maggiori dettagli. Si possono tracciare i componenti, anche se le specifiche cambiano (perché la distinta dei componenti viene aggiornata automaticamente), migliorando il controllo dell’inventario. Questo approccio è utile per l’assistenza e la manutenzione dei prodotti dopo la consegna, oltre a offrire una chiara visione dei prodotti interessati da difetti o richiami. La stampa 3D è gestita sempre più spesso in casa piuttosto che affidata a studi specializzati o alla costruzione di prototipi fisici. Cercate un sistema di progettazione

Solution to Watch che vi consenta di inviare i file direttamente alla stampante 3D per verificare il progetto e realizzare il prototipo senza che i vostri ingegneri debbano diventare esperti nella gestione delle stampanti 3D. In questo modo non solo si aumenta l’efficienza degli addetti nelle mansioni che già svolgono in fase di progettazione, ma si crea anche un contesto che contribuisce a migliorare la progettazione del prodotto finale. Ad esempio, gli ingegneri possono verificare se le parti si accoppiano correttamente e se l’estetica è quella desiderata, fin dalle primissime fasi del progetto, quando eventuali modifiche possono essere effettuate a costi contenuti. Le risorse che venivano impegnate nell’attesa dei prototipi fisici possono essere investite in attività che contribuiscono a differenziare il prodotto dalla concorrenza. Un’attività che consente di differenziare il proprio prodotto, ad esempio, è il design industriale. Alcuni dei maggiori produttori di elettrodomestici stanno sviluppando prodotti di fascia alta che si rivolgono a clienti alla ricerca di prodotti più sofisticati (spesso con prezzi e quindi margini superiori). Per questi prodotti “premium” servono progetti industriali “premium” e, se un’azienda è disposta a pagare un progettista industriale di alto livello, avrà bisogno anche di un sistema che consenta di ricavare il massimo valore dai progetti realizzati. Per fare ciò è necessario inserire nel software di progettazione gli schizzi 2D originali e trasformarli in modelli 3D con

la garanzia di poterli poi produrre rispettando l’intento progettuale. Così facendo si ottiene una risorsa aggiuntiva: prototipi virtuali che aiutano a valutare e commercializzare il prodotto prima che venga realizzato. Un modello 3D fotorealistico che può essere animato e mostrato “in azione”, anche su dispositivi mobili come tablet e smartphone, è uno strumento fantastico per avere un riscontro dal cliente e organizzare le promozioni commerciali prima di investire un solo euro nella produzione. I progettisti industriali non sempre tengono conto della possibilità di realizzare davvero un oggetto, pertanto quando si sviluppa il progetto per ottenere l’estetica creata dal designer, è doveroso pensare a tutto: la continuità delle curve fra diversi materiali, le linee lasciate dallo stampaggio a iniezione, la necessità di un’analisi cinematica e a elementi finiti per verificare che i materiali e il progetto nel suo complesso offrano le prestazioni desiderate. Per fare ciò serve un sistema che vada dallo schizzo iniziale al progetto concettuale, passando per il modello 3D e la progettazione finalizzata alla produzione, fino alla gestione dei progetti dopo la consegna del prodotto. Tutto ciò deve essere gestito all’interno di un unico flusso di lavoro nel quale possa confluire tutto ciò che avete imparato da altri team e con altri prodotti. Questo approccio consente in ultima analisi di arrivare più velocemente sul mercato, risparmiare denaro... E realizzare il progetto nel modo giusto al primo tentativo!

Tornitura criogenica di leghe a interesse biomedicale

La tecnologia di produzione ad azoto liquido Ă¨ stata applicata con successo anche a prodotti realizzati per manifattura additiva, per i quali le operazioni di finitura alle macchine utensili sono ancora necessarie per soddisfare i requisiti stringenti di tolleranza a cui sono sottoposti i dispositivi di interesse biomedicale.

Aree Lavoro il petto ed il fianco dell’utensile durante le operazioni di finitura. Tra gli innumerevoli vantaggi offerti * Rachele Bertolini da questa tecnologia i principali risiedono nell’eliminazione totale dei lubrificanti, difatti l’azoto liquido semplicemente evapora lasciando il pezzo perfettamente pulito, l giorno d’oggi, in nell’aumento della vita e della durata diversi settori, tra i dell’utensile ma soprattutto nella quali l’aereonautico, generazione di superfici caratterizzate l’automobilistico e il da una maggiore integrità biomedicale, si assiste alla crescente superficiale. Per integrità superficiale richiesta di prodotti sempre s’intende l’insieme di proprietà più performanti. In tali settori, strettamente influenzate dal tipo di specialmente in quello biomedicale, superficie prodotta, quali durezza, vengono diffusamente utilizzate leghe microstruttura e tensioni residue, che comunemente determinano le riconosciute performances Il vantaggio della come “difficili del tornitura criogenica da lavorare”, componente consiste nell’adottare come il titanio, le durante la vita l’azoto liquido al posto dei comuni leghe di cobalto di esercizio, lubro-refrigeranti tradizonali. e gli acciai come la In questo modo si ha il vantaggio inossidabili. In resistenza questo scenario, a fatica e/o di avere un pezzo perfettamente l’attenzione della resistenza a pulito, caratterizzato da ricerca scientifica corrosione. superfici che ne garantiscono è stata attirata una maggiore integrità e una Gli studi dalle lavorazioni conseguente maggiore durata effettuati al cosiddette laboratorio criogeniche, TE.SI di Rovigo poiché dimostrano come, l’adozione di una assicurano la realizzazione di tornitura assistita da criogenia riduca componenti con caratteristiche drasticamente le temperature nella uniche. zona di taglio, fenomeno responsabile La tornitura criogenica consiste della perdita di proprietà meccaniche nell’adottare, al posto dei comuni in prossimità della superficie dei lubro-refrigeranti tradizonali, l’ azoto prodotti lavorati. Tale tecnologia liquido che viene costantemente risulta particolarmente efficace su sparato tramite l’utilizzo di ugelli materiali caratterizzati da un alta opportunamente direzionati verso resistenza ed una bassa conducibilità

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Aree Lavoro termica come, ad esempio, le leghe di titanio. Di conseguenza i prodotti lavorati tramite questa tecnica resistono di più rispetto ai corrispondenti lavorati in condizioni di lubrificazione standard. Questa tecnologia è stata applicata con successo anche a prodotti realizzati per manifattura additiva, per i quali le operazioni di finitura alle macchine utensili sono, ad oggi, ancora necessarie per soddisfare i requisiti stringenti di tolleranza a cui sono sottoposti i dispositivi di interesse biomedicale.

I principali limiti di questa tecnologia consinstono nell’aumento della pericolosità legata all’utilizzo di temperature molto basse ed un incremento del costo, dovuto alla necessaria progettazione ed adozione di uno speciale set-up per l’erogazione dell’azoto liquido. Tuttavia, nel caso del settore biomedicale, l’adozione del criogenico permette di eliminare i costi di pulizia legati alla contaminazione delle superfici derivata dall’utilizzo oli lubrificanti, risultando così, senza dubbio, vantaggiosa.

*Rachele Bertolini si è laureata con lode in Ingegneria dei Materiali presso l’Università di Padova con la tesi dal titolo: Progettazione e conduzione di prove di fretting su componenti in Ti6Al4V torniti. Attualmente frequenta l’ultimo anno del corso di dottorato di Ingegneria Industriale presso l’Ateneo di Padova. Il suo lavoro di ricerca attualmente verte sull’ottimizzazione dei parametri di lavorazione di leghe d’interesse biomedicale con lo scopo di ottimizzare le performances del prodotto durante la sua vita d’esercizio.

MBN Nanomaterialia

Lavorazione additiva di dettaglio e materiali

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MBN Nanomaterialia, fondata nel 1994, produce materiali avanzati in polvere attraverso un processo proprietario basato sulla macinazione ad alta energia. La tecnologia permette di produrre materiali contraddistinti da una struttura cristallina “nanostrutturata”, con proprietà migliorate rispetto ai materiali tradizionali quali resistenza all’usura e resistenza meccanica. I materiali di MBN trovano impiego in vari settori industriali e in particolare nella produzione di utensili da taglio, nei rivestimenti per termospruzzatura e nel settore biomedicale.

Paolo Matteazzi, Co-fondatore e Presidente di MBN Nanomaterialia e Manudirect

BN ha messo a punto una filiera di produzione dedicata alle polveri per Additive Manufacturing per le quali è richiesto un elevato controllo composizionale e morfologico in tutte le fasi di sintesi, produzione e post trattamento. Le nuove soluzioni di materiali proposte da MBN in questo ambito sono frutto di una intensa attività di ricerca iniziata circa 10 anni fa che ha portato allo sviluppo di una nuova tecnologia additiva poi ingegnerizzata da Manudirect. Quest’ultima è lo spin off di MBN nato al termine di una collaborazione congiunta all’interno di un programma Europeo con entità leader nel settore della manifattura avanzata

tra cui il Laser Zentrum di Hannover (LZH), l’azienda Delcam (ora parte del gruppo Autodesk) e Siemens. Manudirect ora progetta e realizza macchine additive per la deposizione diretta di polveri per materiali a base metallica e compositi metallo/ceramici (micro direct laser deposition- DLMD). Il percorso di innovazione – spiega Paolo Matteazzi, co-fondatore e Presidente della società - è cominciato con l’idea di realizzare materiali speciali in ambito additivo abbinandoli ad una nuova tecnologia di microfabbricazione che potesse sfruttare il principio di deposizione diretta per fornire nuove possibilità di sviluppo prodotto sia sotto l’aspetto geometrico che del design del materiale. La tecnologia sviluppata consente infatti una maggiore libertà di progettazione che si estende fino all’utilizzo di gradienti del materiale e al controllo della loro microstruttura. Sotto questo aspetto la tecnologia proprietaria di MBN per-

Company to Watch mette di sintetizzare una vasta gamma di materiali non convenzionali che possono essere integrati con l’utilizzo della tecnica additiva Manudirect direttamente nel prodotto accorciando così la filiera manifatturiera. Tecnologia additiva Manudirect - Il processo DLMD si basa sul principio della deposizione diretta in cui un raggio laser va a formare un bagno di fusione altamente focalizzato nel quale vengono apportate coassialmente le polveri per realizzare uno strato dello spessore di qualche decina di micron (qualche centesimo di millimetro). Strato dopo strato la deposizione laser sviluppata da Manudirect permette la costruzione additiva e la realizzazione di componenti e strutturazioni di superfici con un’elevata precisione ed accuratezza (<50µm). Il sistema innovativo di alimentazione multipla delle polveri permette inoltre di sviluppare

componenti e strutture combinando materiali diversi e con gradienti di composizione. La tecnologia DLMD consente di realizzare nuove tipologie di prodotti con caratteristiche prestazionali migliorate controllandone densità, microstruttura e raggiungendo dettagli geometrici non ottenibili con altre tecniche additive. La macchina MLD5 - Manudirect propone la sua macchina “general purpose” MLD5, particolarmente adatta all’ambiente di ricerca e macchine da questa derivabili “custom oriented” sviluppate intorno al prodotto del cliente. La MLD5 è una piattaforma completa di sinterizzazione laser diretta, più che una singola macchina additiva. Si compone di una camera in atmosfera protetta di Argon che contiene un sistema di assi XYZ che porta il substra-

La macchina Manudirect MLD5 e le specifiche tecniche

MBN Nanomaterialia to, di un ugello per polveri trasportate da gas inerte co-assiale ad un laser di potenza. La dimensione dello spot laser e la posizione del fuoco possono essere modificate via software grazie ad un’ottica motorizzata sviluppata appositamente.

laser e del componente realizzato. Attualmente ci sono 3 piattaforme operative presso l’università Federico II di Napoli, il laboratorio Te. Si a Rovigo e presso la sede dell’azienda Manudirect.

Materiali - La grande potenzialità di Sistemi proprietari permettono l’ali- questo settore è strettamente legata mentazione delle polveri con un fine allo studio di nuovi materiali personadosaggio da 0.3 a 5 mm³/s e possono lizzati, ottimizzati, studiati per specifiessere fatti lavorache applicazioni, re per depositare in altri termini, alla La tecnologia sequenze di strati capacità di innovaMBN permette di a diverso materiare. sintetizzare una le oppure possono La tecnologia svidepositare strati vasta gamma di materiali luppata da Manucon gradienti di non convenzionali integrabili direct permette di materiali (functiodirettamente nel prodotto utilizzare diverse nal graded matecon l’utilizzo della tecnica classi di materiali rials). Inoltre conadditiva Manudirect. quali acciai al carsentono l’utilizzo di bonio o inossidaLa tecnologia DLMD consente polveri con ampio bili, superleghe al di realizzare nuove tipologie spettro di granuloNichel, leghe legmetrie (5÷150µm) di prodotti con caratteristiche gere a base TiAl e morfologia delle prestazionali migliorate per il settore aeroparticelle anche irnautico e materiali regolare. compositi a matriIl programma software sviluppato spe- ce metallica (MMC) e materiali nanocificamente da Manudirect per questa strutturati. Nel ambito della tecnologia tecnologia permette di importare il additiva, il processo di Manudirect, modello 3D (STL), dividerlo in strati e basato sulla fusione laser locale, compredisporre i parametri di deposizio- porta una solidificazione rapidissima, ne, il sistema di alimentazione delle trattandosi di piccoli volumi, che porpolveri, la modulazione della sorgente ta all’ottenimento di una struttura del laser e la strategia di costruzione ad- materiale finale pressoché inalterata a quella del materiale di partenza. Con ditiva. i materiali nano-strutturati si riescono, Inoltre, la macchina comprende dei si- pertanto, a conservare strutture ultra stemi ottici di misura di elevata preci- fini anche nei componenti solidi finali sione in grado di controllare in linea la aumentando le caratteristiche prestaqualità del processo di sinterizzazione zionali.

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Esempi di soluzioni applicative La Strutturazione di superfici: La possibilità di creare rilievi su superfici esistenti anche di forma non planare può trovare utilizzo nel patterning di componenti in titanio medicale per protesi al fine di aumentare l’integrazione nell’osso

Riporti anti-usura: Riporti in metallo duro o compositi a matrice metallica (a base WC) ad esempio su particolari di utensili per imbutitura per aumentarne la resistenza ad abrasione nei punti critici o la costruzione di cutting tools

Stampi per microfluidica: Sono stati realizzati dettagli su inserti in acciaio inox da montare su stampi a iniezione di plastica per la fabbricazione in serie di circuiti microfluidici

Riparazioni: La possibilità di estendere la vita utile di componenti ad alto valore aggiunto rientra tra le applicazioni di più grande interesse industriale. Ad esempio, la riparazione di palette per turbine che lavorano ad alte temperature è possibile ripristinando le piccole porzioni di materiale in superlega NiCr abraso nell’uso del componente

Leghe aeronautiche: componenti in leghe leggere a base TiAl per il settore aeronautico come ad esempio ugelli per micro-truster per satelliti artificiali di piccole dimensioni (cube-sat)

Altre applicazioni estetiche: La facilità di passare da un disegno in 2d ad una struttura estrusa in 3D permette la realizzazione di punzoni o motivi decorativi su parti pregiate

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