La prima stampante 3D in metallo che verrà utilizzata nello spazio è in viaggio verso la Stazione Spaziale Internazionale. La missione di rifornimento Cygnus NG-20, che trasporta la stampante, è arrivata da qualche giorno sull’ISS. L’astronauta Andreas Mogensen ha installato il dispositivo, sviluppato da Airbus insieme all’ESA, l’agenzia spaziale europea. La macchina sarà poi controllata e monitorata dalla Terra. In passato sulla ISS sono state impiegate stampanti 3D basate su polimeri, ma questa è la prima volta che entra in gioco un modello per la realizzazione di artefatti in metallo, una questione in orbita da sempre molto complicata. La macchina utilizzerà una forma di acciaio inossidabile che viene spesso utilizzato per il trattamento dell’acqua e per gli impianti medici a causa della sua resistenza alla corrosione. 

Dopo che il filo di acciaio inossidabile è stato spinto nell’area di stampa, la stampante lo scioglie con un laser che è un milione di volte più potente di un tipico puntatore laser. La stampante aggiunge quindi il metallo fuso alla stampa. Il punto di fusione del metallo è intorno ai 1.400°C e la stampante funzionerà all’interno di una scatola completamente sigillata. Prima che la stampante possa funzionare, deve scaricare l’ossigeno nello Spazio e sostituire l’atmosfera con azoto, altrimenti il metallo fuso si ossiderebbe se esposto all’ossigeno. Date le temperature più elevate utilizzate rispetto a una stampante 3D in plastica (che si riscalda fino a circa 200°C), “la sicurezza dell’equipaggio e della Stazione stessa deve essere garantita, mentre anche le possibilità di manutenzione sono molto limitate”, ha spiegato un funzionario dell’ESA. “In caso di successo, la forza, la conduttività e la rigidità del metallo porterebbero il potenziale della stampa 3D nello Spazio a nuovi livelli”. Sono previste quattro stampe di prova. La stampante replicherà le stampe di riferimento che sono state create sulla Terra. Le due versioni verranno confrontate per aiutare gli scienziati a comprendere in che modo la qualità di stampa e le prestazioni differiscono nello Spazio. Anche se ciascuna stampa peserà meno di 250 grammi e sarà più piccoli di una lattina di soda, la stampante impiegherà dalle due alle quattro settimane per creare ciascun prototipo, considerando che sarà in funzione per un massimo di quattro ore al giorno, visto che le ventole e il motore sono piuttosto rumorosi.

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La CUPRA Leon Competición sarà svelata il prossimo 20 febbraio in occasione dell’inaugurazione del CUPRA Garage

A prima vista sembra essere uno specchietto retrovisore normale, ma non è così. Si tratta di un elemento della vettura stampato in 3D, un sistema di cui CUPRA ha iniziato ad avvalersi per lo sviluppo della nuova Leon Competición, in collaborazione con HP. Maggiore agilità, efficienza e flessibilità sono tra i principali vantaggi di un sistema chiamato a rivoluzionare lo sviluppo di automobili.

La stampa dei componenti

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“Per la nuova CUPRA Leon Competición abbiamo modellato il modulo centrale del comando del volante, l’uscita dell’aria del cofano, lo specchietto retrovisore e le prese d’aria per freni e acqua”, condivide Xavi Serra, Responsabile Sviluppo Tecnico di CUPRA Racing. Questi componenti sono stati prodotti utilizzando la tecnologia 3D HP Jet Fusion 5200 e sono stati sottoposti alle rigide prove di sviluppo del nuovo modello da gara.

Un’auto stampata in 3D per maggiore efficienza e agilità

Questa tecnologia porta con sé molteplici vantaggi. “L’obiettivo principale è quello di ottenere un alto numero di componenti in poco tempo. Possiamo testare rapidamente un ampio ventaglio di bozzetti. Inoltre, poiché lo sviluppo di vetture oggigiorno si effettua in parallelo, questa tecnologia ci consente di reagire agilmente a qualsivoglia cambio che dovesse generarsi nel processo di design”, spiega Serra. “Il lavoro con CUPRA dimostra il potere della stampa 3D e dell’industria digitale, che sta stravolgendo il modo in cui l’industria crea e fabbrica”,spiega Virginia Palacios, Direttrice di sistemi di business della stampa 3D in HP.

Componenti 3D controvento

Nelle gare TCR, lo specchietto retrovisore deve avere, per regolamento, la stessa forma del corrispettivo dell’auto di serie.

Ma gli ingegneri CUPRA volevano andare oltre. “Volevamo inserire una funzionalità aggiuntiva, ossia il raffrescamento del pilota. Per fare questo, era necessario disegnare una presa d’aria nella zona di massima pressione, per ottenere questa refrigerazione”, segnala Serra. Il posto deputato a testare questi materiali è il tunnel del vento, dove i componenti stampati in 3D vengono testati al pari del resto. “In questo contesto, testiamo più tipologie di componenti possibili. Ciò ci consente di andare avanti con il processo di sviluppo molto rapidamente”.

Un’auto stampata in 3D e testata in pista.

Trattandosi di un’auto da gara, la fase finale del suo sviluppo può avvenire solo in un luogo: il circuito. In concreto, la Leon Competición con i suoi componenti stampati in 3D è stata portata al limite nelle piste di Portimao (Portogallo). “Abbiamo ottenuto risultati molto buoni, a tratti sorprendenti, perché i test erano mirati a sondare i limiti dei materiali”, condivide l’ingegnere CUPRA.

Stampa 3D: un futuro impressionante

“La stampa 3D costituisce un punto di svolta nell’industria automobilistica, perché consente di accelerare i lead time e la tecnologia 3D di HP aiuta i designer a creare componenti che non sarebbero altrimenti riproducibili con altre tecnologie ”, condivide Palacios. “Questa tecnologia ha e continuerà ad avere un ruolo chiave in un’infinità di campi, consentendo di trasformare in realtà anche le idee più complesse”, conclude Xavi Serra. CUPRA Leon Competición è sul tratto finale per la griglia di partenza.

Sarà svelata il prossimo 20 febbraio in occasione dell’inaugurazione del CUPRA Garage. Con quest’auto, CUPRA dimostra ancora una volta di apportare innovazione nel mondo delle gare, presentando la prima turismo da gara disponibile in pre-booking.

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Il Reparto Utensili della marca Volkswagen ha inaugurato un centro di stampa 3D molto avanzato nello stabilimento di Wolfsburg. Questa nuova struttura porta nel Gruppo Volkswagen le stampanti 3D di ultima generazione che in futuro permetteranno di produrre componenti automobilistici molto complessi. Inoltre, con il nuovo centro il Reparto Utensili realizza uno dei punti fondamentali del Patto per il Futuro sottoscritto nel 2016 e amplia le sue competenze di produzione grazie alle sovvenzioni del Fondo per l’Innovazione II.

“Il centro per la stampa 3D porta a nuovo livello le attività di produzione additiva della Volkswagen”, ha detto Andreas Tostmann, Membro del Consiglio d’Amministrazione della marca Volkswagen Responsabile per la Produzione. “In due o tre anni, la stampa tridimensionale diventerà interessante anche per i primi componenti di serie. In futuro, potremmo anche essere in grado di utilizzare le stampanti 3D direttamente sulla linea per la produzione di veicoli”, ha aggiunto Tostmann.

La nuova generazione di stampanti 3D sviluppata in collaborazione con la statunitense HP è la più avanzata a disposizione del Gruppo Volkswagen ed è basata sul processo a getto di legante (binder jetting).

Questa tecnologia integra quella di fusione laser selettiva (selective laser melting o SLM) finora utilizzata. Il getto di legante rende la stampa 3D del metallo molto più semplice nonché più veloce. In futuro, sarà possibile realizzare anche componenti di serie, oltre che prototipi. Al centro per la stampa 3D, che ha una superficie di 3.100 m², costruttori di utensili, progettisti e membri della squadra di ricerca lavorano in stretta collaborazione allo sviluppo di nuovi prodotti e processi. In linea con quanto previsto dal Patto per il Futuro, è stata creata una nuova unità di produzione additiva che impiega 11 lavoratori in attività orientate al futuro.

Alla cerimonia d’inaugurazione, il Direttore della Produzione Additiva Oliver Pohl ha sottolineato le prestazioni di tutta la squadra che ha raggiunto obiettivi eccellenti in prospettiva futura ad appena un anno dall’inizio della conversione. “Qui, abbiamo creato un centro d’innovazione che sarà di enorme importanza strategica per la Volkswagen del futuro”.

“L’inaugurazione del centro per la stampa 3D sottolinea l’importanza del Fondo per l’Innovazione II che rende possibili investimenti come questo”, ha detto il membro del Consiglio di Fabbrica Susanne Preuk. “Il Consiglio di Fabbrica nota con favore che l’Azienda si sta aprendo alle nuove tecnologie e le sta sfruttando in ottica futura nell’interesse dei lavoratori”.

Fino a oggi, il Gruppo Volkswagen ha utilizzato soprattutto la SLM per la stampa 3D di metalli. In questo processo, il materiale utilizzato, come per esempio l’acciaio, è applicato in sottili strati di polvere su una superficie di base. Poi, un raggio laser scioglie la polvere nei punti dove il componente deve essere creato. La polvere sciolta quindi si indurisce, formando uno strato solido di materiale. Le nuove stampanti del centro permetteranno ora l’uso di altri processi di stampa 3D, come il getto di legante. In questo processo additivo, i componenti sono realizzati utilizzando una polvere metallica e un legante applicati in strati. La parte metallica che è stata stampata viene poi “cotta” in un processo di sinterizzazione, che trasforma la polvere in un materiale compatto. In futuro, i vari processi con i loro campi specifici di applicazione verranno utilizzati in modo complementare e ottimizzato.

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EOS continua a guidare l’industrializzazione dell’Additive Manufacturing (AM) e presenterà le sue nuove soluzioni durante l’edizione di formnext di quest’anno. Con LaserProFusion, EOS introduce una rivoluzionaria tecnologia per l’Additive Manufacturing dei polimeri: con quasi un milione di laser a diodo per la fusione del materiale, che realizzano il componente uno strato dopo l’altro, questo processo di costruzione è così produttivo che può rappresentare una valida alternativa allo stampaggio a iniezione per molte applicazioni. Inoltre, EOS presenterà il più recente sistema EOS M 300-4 come base per una cella di produzione per l’Additive Manufacturing in serie con materiali metallici. L’azienda prevede anche di introdurre il sistema Technology Readiness Level (TRL) sia per i metalli che per i polimeri, che aumenterà la chiarezza in merito alla maturità di materiali e processi.

La fiera formnext si terrà a Francoforte sul Meno dal 13 al 16 novembre 2018. Con lo slogan “Start your industrial production now”, EOS presenterà il proprio portfolio di sistemi e soluzioni software per l’Additive Manufacturing, nonché i materiali e un’ampia gamma di servizi e consulenza, presso lo stand G50 nel padiglione 3.1.

Tecnologia EOS LaserProFusion: la stessa produttività dello stampaggio a iniezione

Con la nuova tecnologia LaserProFusion, EOS presenta un’innovazione pensata per assicurare la massima produttività. Con quasi 30 anni di esperienza nel campo dell’Additive Manufacturing, EOS ottimizza continuamente l’interazione tra i materiali in polvere e i laser destinati alle applicazioni industriali. Invece del processo di sinterizzazione laser utilizzato fino ad oggi, con un unico laser CO₂ in movimento lungo l’intera area di stampa, questa nuova tecnologia utilizza fino a un milione di laser, in grado di generare un’uscita totale massima di 5 kilowatt. Per ogni strato, vengono attivati solo i laser a diodo che corrispondono ai dati CAD della parte, a livello di singolo pixel. La nuova tecnologia riduce significativamente i tempi di esposizione, indipendentemente dal numero di parti e dalla relativa geometria.

Tobias Abeln, Chief Technical Officer (CTO) di EOS, ha dichiarato: “Con la tecnologia LaserProFusion, stiamo ottenendo un nuovo livello di produttività nella stampa 3D industriale di polimeri per la produzione in serie. Si tratta di una tecnologia che può rappresentare un’alternativa allo stampaggio a iniezione in molte applicazioni, oltre a rendere possibile lo stampaggio a iniezione senza utensili. Questo renderà la stampa 3D industriale molto interessante per un mercato completamente nuovo in futuro.”

EOS M 300-4 come base per una cella di produzione AM

Nel corso di formnext, EOS illustrerà l’interazione delle proprie soluzioni software e hardware attraverso una cella di produzione per la stampa 3D industriale di materiali metallici. Questa cella integra tutte le soluzioni essenziali per un flusso ottimale di componenti e dati in ogni fase della produzione AM, inclusi il design, il processo di creazione e il controllo qualità. In tal modo, EOS soddisfa i rigorosi requisiti per la produzione in serie tramite Additive Manufacturing ed è in grado di fornire alle aziende una gamma completa di soluzioni da un’unica fonte.

Prima del processo di creazione AM, il software Amphyon di Additive Works simula la produzione dei componenti, evidenziando e ottimizzando le aree potenzialmente problematiche della parte fin dalle fasi iniziali. A questo si affianca lo strumento CAM intuitivo, aperto e produttivo EOSPRINT 2. Entrambe le soluzioni consentono agli utenti di preparare efficacemente i dati dei componenti per il processo di creazione. Un ulteriore vantaggio è che gli algoritmi di EOSPRINT 2 possono essere integrati direttamente nei principali sistemi CAD. Questo consente un flusso di lavoro senza interruzioni e collegato in modo associativo in un ambiente software uniforme.

EOS M 300-4, il più recente sistema per l’Additive Manufacturing digitale industriale di materiali metallici, è l’elemento centrale della cella di produzione in esposizione. Il sistema offre una produttività fino a 10 volte superiore, garantendo al tempo stesso la creazione di componenti di qualità industriale. La piattaforma è configurabile con EOSTATE Monitoring-Suite per il monitoraggio in tempo reale del processo di produzione AM. La suite comprende quattro diversi moduli di monitoraggio (System and Laser, PowderBed, MeltPool ed Exposure OT) che consentono agli utenti di acquisire i dati relativi alla produzione e alla qualità. Questa capacità di effettuare il controllo qualità durante il processo di creazione è significativa, in particolare nella produzione su larga scala, poiché una qualità elevata e riproducibile delle parti è assolutamente essenziale.

Per integrare pienamente l’Additive Manufacturing negli ambienti di produzione industriale, la cella di produzione può essere connessa alle applicazioni MES/ERP esistenti tramite EOSCONNECT e la sua interfaccia OPC UA aperta. Sono inoltre supportati nuovi marketplace digitali e piattaforme IoT. Pertanto, tutti i dati ottenuti sui macchinari e sulla produzione possono essere utilizzati in tempo reale, offrendo la base per un impianto di produzione digitale. Il primo elemento della suite software EOSCONNECT, EOSCONNECT Core, è stato reso disponibile di recente e ulteriori moduli sono attualmente in fase di sviluppo.

Un servizio intelligente per la massima disponibilità dei sistemi

EOS accompagna i propri clienti in ogni passaggio del processo, con un portfolio completo di consulenza e servizi. L’obiettivo costante è quello di ottenere una qualità ottimale delle parti e la massima disponibilità del sistema. In questo contesto, EOS presenterà la soluzione di servizio SmartCAL, una combinazione di hardware e software per la calibrazione dello scanner laser. Questo processo è di importanza chiave per garantire l’esatto posizionamento del raggio laser sulla piattaforma di produzione al fine di garantire la qualità ideale del componente. SmartCAL aiuta a ridurre il tempo di calibrazione di oltre l’80%. È anche possibile calibrare l’area di sovrapposizione nello spazio di creazione dei sistemi EOS M 300-4 e EOS M 400-4, ottenendo un’area di sovrapposizione ottimizzata per quanto riguarda sia le proprietà meccaniche della parte che la visibilità della linea di sovrapposizione (la base per un ulteriore miglioramento della qualità dei componenti).

EOS recentemente ha anche iniziato a offrire un servizio remoto per i propri sistemi di nuova generazione. Una connessione dati sicura alle macchine consente a EOS di fornire supporto e assistenza al cliente ancora più rapidamente. La connessione viene stabilita solo temporaneamente su iniziativa del cliente e disconnessa di nuovo una volta completata la comunicazione. Il cliente ha quindi sempre il completo controllo dei dati, con l’evidente vantaggio di un tempo di attività ottimale dei sistemi.

Proprietà delle parti affidabili come base per l’Additive Manufacturing in serie

EOS sta introducendo il sistema di classificazione Technology Readiness Levels (TRL) per evidenziare la maturità tecnologica di tutti i propri materiali metallici e a base di polimeri, nonché dei processi. In questo modo, EOS fornisce un livello di disponibilità e trasparenza delle informazioni che consentirà alle aziende di confrontare la stampa 3D industriale con le tecnologie di produzione tradizionali e altre tecnologie di stampa 3D. Il modello TRL è stato sviluppato dalla NASA e viene utilizzato in numerosi settori. Il livello 5, ad esempio, si riferisce a una verifica della soluzione tecnica, mentre il livello 9, il più alto, si riferisce a una capacità produttiva completa documentata con approfonditi dati statistici. Con parametri validi per le proprietà delle parti, EOS facilita e accelera la transizione verso la produzione in serie tramite Additive Manufacturing.

Per facilitare l’orientamento, EOS dividerà i propri materiali in due categorie: il livello TRL 3-6 si riferisce ai prodotti CORE, mentre i prodotti PREMIUM rientrano nelle categorie TRL 7-9 e sono quindi adatti per l’uso nella produzione in serie. Uno degli obiettivi è la più rapida disponibilità sul mercato di nuovi materiali con una chiara proposta di valore. A formnext, EOS mostrerà alcuni esempi delle nuove categorie, tra cui una lega di alluminio con elevata resistenza al carico termico (livello PREMIUM) e materiali in rame di livello CORE.

Una nuova dimensione per le velocità di produzione rende possibili applicazioni industriali

EOS ha sviluppato nuovi parametri per i processi con l’obiettivo di aumentare significativamente le velocità di produzione dei componenti industriali e quindi la produttività. La soluzione si rivolge alle applicazioni che in precedenza venivano realizzate in modo tradizionale tramite sinterizzazione. Per il lancio sul mercato, EOS presenta il più veloce processo di lavorazione dell’alluminio per il materiale EOS Aluminum AlSi10Mg e, insieme con il partner tecnologico GKN Powder Metallurgy, per EOS StainlessSteel 316L VPro (Volume Production), con velocità di produzione precedentemente impossibili da ottenere. Inoltre, EOS introduce una nuova strategia di esposizione per ridurre drasticamente le strutture di supporto. Questo consente tempi di produzione più rapidi, oltre a una diminuzione del consumo di materiale e delle attività di post-elaborazione.

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La tecnologia della stampa in 3D non ha ormai più confini: dalla riparazione di retine danneggiate ai bronchi, dai vasi sanguigni fino ad arrivare al cranio stampato in 3D, oggi anche i legamenti e i tendini umani si possono riprodurre fedelmente con questo sistema. Un passo avanti che permetterà in futuro di rendere più semplice la sostituzione di questi tessuti, evitando così di prelevarli da altre parti del corpo e rendendo la procedura meno invasiva.

Staminali prese dal grasso corporeo

Questa tecnica, descritta sulla rivista Tissue Engineering Part C: Methods, è stata messa a punto presso l’università americana dello Utah, sotto la guida di Robby Bowles e David Ede.

“Il metodo consentirà ai pazienti di ricevere tessuti sostitutivi senza doverli raccogliere da altre zone del corpo e senza quindi interventi chirurgici aggiuntivi”, rileva Bowles. Dopo due anni di ricerca, si è arrivati a prelevare cellule staminali dal grasso corporeo del paziente e stamparle su uno strato di idrogel per formare un tendine o un legamento. Questo tessuto viene poi messo in provetta, per terminare il suo sviluppo.

Un processo complesso

Si tratta di un processo molto complicato, spiegano i ricercatori, perché il tipo di tessuto connettivo è costituito da cellule diverse in schemi complessi.

“Questa – spiega Bowles – è una tecnica molto controllata per creare strutture di cellule organizzate in diversi modelli che non è possibile ottenere con tecnologie precedenti perché ci consente di posizionare in modo molto preciso le cellule dove le vogliamo”. Per questo progetto è stata chiesta la collaborazione dell’azienda americana Carterra, che aveva già sviluppato una stampante 3D per tessuti biologici e che è stata modificata per l’occasione, applicando una speciale testina di stampa in grado di deporre le cellule umane in modo controllato.
La tecnologia è progettata per fabbricare legamenti, tendini e dischi intervertebrali, ma, precisa Bowles, “potrebbe essere utilizzata anche per stampare altri tessuti e organi”.

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Premium AEROTEC, Daimler ed EOS hanno avviato un anno fa il progetto NextGenAM per sviluppare la base di un nuovo sistema per la produzione in serie con tecnologie di stampa 3D e oggi la partnership fa registrare un traguardo fondamentale: è stato infatti reso operativo il primo impianto pilota presso la struttura di Premium AEROTEC a Varel, nella Germania del Nord.

L’Additive Manufacturing (AM) sta diventando un fattore sempre più importante a livello di settore, anche per quanto riguarda la produzione in serie. In questo contesto, il fornitore di aerostrutture Premium AEROTEC, il produttore di autoveicoli Daimler ed EOS, il più importante fornitore di tecnologie a livello mondiale per la stampa 3D industriale, hanno unito le forze nel progetto NextGenAM, che fondamentalmente ha come obiettivo lo sviluppo delle soluzioni di Additive Manufacturing di nuova generazione. Dall’avvio ufficiale del progetto nel maggio 2017, il team NextGenAM ha controllato l’intero processo AM per valutarneil potenziale di automazione. Ora è stato reso operativo il primo impianto pilota presso il centro tecnologico di Premium AEROTEC a Varel.

L’obiettivo del progetto è quello di sviluppare una cella di produzione completa, in grado di produrre componenti in alluminio per il settore automobilistico e quello aerospaziale. L’impianto pilota comprende macchinari per la produzione in AM, la post-elaborazione e il controllo qualità. L’innovazione per la catena di produzione sta nel fatto che i singoli passaggi e l’interazione di tutte le fasi del processo sono automatizzati e integrati, con l’eliminazione delle operazioni manuali. Di conseguenza, è possibile produrre componenti complessi, leggeri e al tempo stesso robusti. Inoltre, l’elevato livello di automazione rappresenta la base per una produzione ad alta redditività.

L’impianto pilota in dettaglio

Il centro della catena di produzione dell’impianto pilota è il sistema EOS M 400-4 per la stampa 3D industriale con materiali metallici. Il sistema è utilizzato in combinazione con le soluzioni previste dal concept EOS Shared-Modules ed è quindi dotato di una stazione per le polveri e collegato a una stazione indipendente di configurazione ed estrazione. Di conseguenza, il riempimento e lo svuotamento del sistema con il materiale in alluminio, la configurazione del sistema per la preparazione di un nuovo lavoro di produzione e l’estrazione dei componenti dal letto di polvere possono essere effettuati indipendentemente dell’effettivo processo di produzione AM e parallelamente a quest’ultimo, aumentando in maniera significativa la produttività. I componenti sottoposti al processo di Additive Manufacturing, inoltre, sono trasportati tra le singole stazioni in maniera completamente automatizzata, in un contenitore su un veicolo a guida autonoma.

L’automazione è arrivata anche nella fase di post-elaborazione: un robot prende la piattaforma di produzione con le parti dalla stazione di configurazione e la posiziona in un forno per il successivo trattamento termico. Lo stesso robot rimuove quindi di nuovo la piattaforma e la trasporta in un sistema di misurazione ottica tridimensionale per le attività di controllo qualità. Infine, la piattaforma di produzione viene trasferita a una sega a nastro, che ne separa i componenti, rendendoli disponibili per il successivo utilizzo.

Collaborare per progettare il futuro della produzione tramite Additive Manufacturing

Il successo dello sviluppo della process chain automatizzata è il risultato della proficua collaborazione tra tutti i partner del progetto, ognuno dei quali contribuisce con diverse competenze ed esperienze: EOS è l’azienda leader a livello mondiale per le tecnologie e la qualità delle soluzioni di fascia alta nel campo della stampa 3D industriale. Premium AEROTEC è stato il primo produttore a livello mondiale a fornire componenti strutturali stampati in serie in 3D per i velivoli Airbus. Finora per queste applicazioni è stata utilizzata polvere di titanio. Tuttavia, uno degli obiettivi del progetto NextGenAM è anche quello di qualificare l’alluminio per l’utilizzo. Il produttore di autoveicoli Daimler contribuisce con la propria esperienza nel campo della produzione di massa: un aspetto essenziale se l’impianto pilota dovrà essere utilizzato per la fabbricazione di componenti su larga scala.

“In questo progetto siamo già riusciti a ridurre significativamente il costo per pezzo
in fase di produzione, creando così una prospettiva economica per gli impianti di stampa 3D digitale su larga scala”, ha commentato Thomas Ehm, CEO di Premium AEROTEC.

Tobias Abeln, Chief Technical Officer (CTO) di EOS, ha dichiarato: “L’integrazione del processo AM in una linea di produzione automatizzata è una tappa importante per l’applicazione della nostra tecnologia negli scenari di produzione in serie”.

Jasmin Eichler, Daimler AG, responsabile di Research Future Technologies, ha affermato: “La stampa 3D è sulla buona strada per affermarsi nel settore automotive come un ulteriore metodo di produzione con una grande versatilità. Con questo progetto di pre-sviluppo in collaborazione, stiamo compiendo un significativo passo avanti per rendere ancora più vantaggiosa dal punto di vista economico la stampa 3D di materiali metallici in tutta la process chain. Il progetto getta le basi per la realizzazione futura di volumi più elevati nel processo di produzione in serie del settore automotive, con la stessa affidabilità, funzionalità, longevità ed economicità dei componenti realizzati tramite i metodi di produzione tradizionali”.

Prospettive

Nei prossimi mesi, la process chain pilota sarà ulteriormente testata presso il centro tecnologico di Varel e parti della struttura saranno sottoposte ad audit. Verranno inoltre raccolti e analizzati dati di produzione con l’obiettivo di acquisire informazioni precise sui tempi di elaborazione, la redditività e l’ottimizzazione dei costi. Il progetto NextGenAM si sta quindi avvicinando progressivamente al proprio obiettivo: consentire la produzione in serie di componenti in alluminio altamente complessi tramite un processo di Additive Manufacturing particolarmente economico.

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Un mese fa Romain Dumas e la I.D. R Pikes Peak hanno segnato il nuovo record assoluto di 7:57,148 minuti alla Pikes Peak International Hill Climb. Per gli ingegneri della Volkswagen Motorsport la corsa contro il tempo è durata ben di più: circa otto mesi. Nel motorsport è un periodo molto breve ma è il tempo che i tecnici hanno avuto a disposizione per sviluppare la prima auto da competizione totalmente elettrica della Volkswagen.

Il successo della loro impresa è dovuto anche ai metodi innovativi adottati durante le fasi di sviluppo e di test. “In galleria del vento con il modello in scala 1:2 della
I.D. R Pikes Peak abbiamo guadagnato molto tempo usando la stampa 3D”, spiega Benjamin Ahrenholz, Responsabile Calcolo e Simulazioni della Volkswagen Motorsport. Basandosi sulle sue indicazioni, gli esperti di aerodinamica hanno provato centinaia di configurazioni diverse per i dettagli del telaio dell’elettrica da competizione. “Grazie alla stampa 3D abbiamo realizzato circa 2.000 parti singole per la galleria del vento, a volte utilizzando più stampanti che lavoravano in contemporanea”, spiega Ahrenholz.

Questi componenti erano a disposizione della squadra in pochi giorni.
“Nel caso della produzione normale, per esempio con la fibra di carbonio, ci sarebbero volute addirittura settimane”, dice Ahrenholz. Giorni che, visti i tempi stretti, gli ingegneri semplicemente non avevano.

In particolar modo perché la produzione di componenti in fibra di carbonio richiede la realizzazione di stampi complicati e costosi. Un vantaggio della stampa tridimensionale è la possibilità di produrre pezzi unici.

Per ragioni tecniche i componenti stampati in 3D usati in fase di sviluppo della I.D. R Pikes Peak non potevano superare i 50 centimetri. “Un esempio del tipo di parti stampate è la copertura lamellare superiore dei passaruota anteriori”, spiega Ahrenholz. “Mentre abbiamo dovuto realizzare in alluminio il grande alettone posteriore nel modello in scala 1:2”. La varietà dei pezzi spaziava da una staffa di pochi centimetri per un sensore ai complessi canali di raffreddamento di batterie e freni.

Poiché le stampanti 3D lavorano polimeri plastici relativamente morbidi, i componenti realizzati con questa tecnica non possono reggere grandi carichi meccanici. “Questo ha una rilevanza relativa in galleria del vento”, dice Ahrenholz. Solo le parti ritenute perfette in fase di test vengono poi realizzate in fibra di carbonio o metallo. A volte, gli ingegneri sono riusciti a utilizzare componenti stampati in 3D nell’attesa che arrivasse il pezzo definitivo. “Così non abbiamo dovuto sospendere i test solo perché una parte non era ancora pronta”, ricorda Ahrenholz.

Alcuni componenti realizzati con la stampante 3D sono arrivati direttamente sull’auto da competizione. Si tratta solo di piccole parti la cui forma sarebbe stata molto complessa da realizzare tramite altri metodi di produzione, come stampo o laminazione, e le cui dimensioni non dovevano sottostare a tolleranze troppo stringenti. La plastica usata nel processo viene riscaldata perché deve essere viscosa per essere erogata dagli ugelli della stampante. I componenti prodotti in questo modo si restringono leggermente quando si raffreddano, pertanto le dimensioni finali non possono essere determinate con precisione. Per questa ragione le uniche parti stampate in 3D sulla I.D. R Pikes Peak utilizzate nel record del 24 giugno erano componenti ausiliari come staffe e leve. Anche loro, però, hanno avuto un ruolo determinante.

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Le nuove tecnologie di stampa stanno trasformando il volto del Settore Sanitario, consentendo ad esempio di ridurre i costi e di migliorare la cura delle patologie croniche. Questo è quanto emerge dalla nuova ricerca Ricoh “The Future of Print” che ha coinvolto 787 decision maker di questo settore. Il 68% del campione è convinto che l’Additive Manufacturing abbia tutte le carte in regola per rivoluzionare la cura del paziente.  Dalle protesi personalizzate alla produzione di farmaci su richiesta: il 74% delle realtà di questo settore sta utilizzando la stampa 3D per migliorare l’accuratezza diagnostica e ridurre i tassi di mortalità. Inoltre, il 51% del campione d’indagine si serve di queste tecnologie per realizzare rapidamente impianti, come ad esempio innesti ossei e dentali; questo riduce la durata della degenza e velocizza i tempi di recupero.

David Mills, CEO di Ricoh Europe, commenta: “L’utilizzo delle nuove tecnologie di stampa nel Settore Sanitario è sempre più essenziale per riuscire a fornire cure di elevata qualità. Gli ambiti applicativi sono moltissimi. Si pensi al bioprinting: gli organi prodotti mediante le nuove tecnologie di stampa possono essere utilizzati per sperimentazioni e test.  Anche la stampa dei farmaci strato per strato al fine di curare patologie specifiche potrebbe diventare presto una prassi comune”.  In Europa crescono le aspettative di vita come anche la prevalenza di patologie croniche; di conseguenza, le cure stanno diventando sempre più complesse in quanto i disturbi colpiscono i pazienti in età avanzata. Il 65% dei professionisti del Settore Sanitario utilizza le nuove tecnologie di stampa per adattare i materiali da produrre alle differenti esigenze, incluse quelle dei pazienti più anziani. Il 46% del campione afferma che senza investimenti nella stampa 3D sarà difficile nei prossimi cinque anni curare al meglio i pazienti e rispondere ai differenti bisogni.  David Mills aggiunge: “Oltre che negli aspetti appena messi in evidenza, il printing può aiutare il Settore Sanitario anche a ridurre la quantità di carta in circolazione. La Digital Transformation migliora l’efficienza dei processi amministrativi, riduce i costi e aumenta la sicurezza dei dati, tutti aspetti che per questo settore sono fondamentali”.

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EOS, il più importante fornitore di tecnologie a livello mondiale per la stampa 3D industriale di metalli e polimeri, e la start-up tedesca Additive Works hanno annunciato una partnership per il miglioramento dei processi di Additive Manufacturing (AM) con materiali metallici. La collaborazione tra le aziende è focalizzata sul software di pre-elaborazione Amphyon basato su simulazione: una soluzione che simula il processo di creazione AM prima che venga eseguito effettivamente, evidenziando e ottimizzando le possibili aree problematiche del componente da realizzare. Grazie al software intuitivo e facile da usare, è possibile aumentare la precisione della geometria, la qualità delle superfici, la produttività e la stabilità. In questo modo, le aziende possono ridurre tempo e costi nello sviluppo dei componenti realizzati tramite Additive Manufacturing.

Nils Keller, CEO di Additive Works, ha dichiarato: “Anche se la tecnologia AM è di per sé molto matura, soprattutto per gli utenti inesperti può essere difficile prevedere se una parte verrà stampata in 3D come previsto. Quando un componente prodotto presenta problemi, ad esempio difetti della superficie, il risultato è uno spreco di tempo macchina e costosi materiali. La risposta a questo problema è Amphyon.” Non solo: “L’utilizzo di un software di simulazione è normale con i metodi di produzione tradizionali. Con Amphyon, la simulazione ora diventa una soluzione anche per la produzione additiva, a dimostrazione della sempre maggiore diffusione e dell’evoluzione dei requisiti della stampa 3D industriale per la produzione in serie.”

Sperimentare il componente in modalità virtuale prima di costruirlo

Amphyon aiuta a prevedere i possibili problemi del processo di creazione e automatizza i passaggi di pre-elaborazione basati sul know-how. In questo modo, le aziende possono ottimizzare i componenti fin dall’inizio, riducendo al minimo il rischio di difetti e assicurando il successo del processo di creazione. Per consentire un facile utilizzo, Amphyon offre assistenza in tutti i passaggi in base al principio “ASAP” (Assessment, Simulation, Adaption, Process), un nuovo flusso di lavoro per la preparazione di processi DMLS (Direct Metal Laser Sintering). Costituito da due diversi moduli software, Amphyon permette di gestire in particolare la valutazione delle parti nelle aree applicative, l’ottimizzazione del supporto e la simulazione dei processi.

In fase di valutazione, un modulo di analisi esamina la geometria della parte e ne valuta tutti i possibili orientamenti durante la creazione. Eseguire questa operazione manualmente può essere difficile, perché l’orientamento ideale dipende sempre dall’applicazione in termini di tempo di creazione, volume del supporto, attività di post-elaborazione e deformazione della parte. Grazie alla valutazione del design Amphyon, il software individua automaticamente l’orientamento migliore della parte nella camera di stampa del sistema di stampa 3D.

In fase di simulazione, sono disponibili due moduli: il modulo Support, attualmente in fase beta, e il modulo MPS (Mechanical Process Simulation). Con il modulo Support, possono essere generate automaticamente strutture di supporto ottimizzate. Queste strutture sostengono la parte nella piattaforma di stampa e definiscono i risultati del processo. Le innovative routine di ottimizzazione di Amphyon adattano la perforazione del supporto, nonché le interfacce tra la parte e il supporto in base al calcolo dei carichi per il processo. Di conseguenza, è possibile non solo ridurre il tempo e i costi per la generazione del supporto, ma anche risparmiare materiale per il supporto e aumentare la stabilità del processo, evitando costosi problemi in fase di stampa. Il modulo MPS offre agli utenti un modo rapido e intuitivo per simulare la meccanica dei processi e per calcolare le distorsioni. Le distorsioni possono essere compensate facilmente dal software esportando e creando un file STL “pre-deformato”. In definitiva, le funzionalità di simulazione di Amphyon aiutano a garantire la stabilità del processo e la precisione progettuale dell’applicazione prodotta.

Per assicurare una simulazione semplice e accurata, i principali materiali metallici EOS sono integrati nel software Amphyon e vengono calibrati relativamente alle proprietà dei materiali. L’obiettivo è quello di calibrare e implementare tutti i materiali metallici EOS in futuro.

Una partnership per semplificare il processo di stampa 3D

Martin Steuer, responsabile dell’unità Product Management Software and Services di EOS, ha commentato: “Anche se la maggior parte delle persone pensa che la produzione additiva consenta la creazione di oggetti tridimensionali da un progetto digitale con un semplice clic su un pulsante, gli utenti di questa tecnologia sanno che la realtà è più complessa. Con l’obiettivo di rendere la stampa 3D industriale ancora più intuitiva e facile da usare, EOS è lieta di collaborare con Additive Works nel campo della simulazione dei processi AM. Poter eseguire una simulazione prima di creare il componente è davvero un fattore chiave per garantire il successo del processo di sinterizzazione laser con materiali metallici, fin dall’inizio.”

Amphyon è stato sviluppato da Additive Works, una start-up tedesca fondata nel 2015. Nell’ambito della partnership con l’azienda, EOS offre la soluzione software ai propri clienti. Inoltre, entrambe le aziende prevedono di sviluppare ulteriori miglioramenti per Amphyon, ampliando il portfolio di materiali, processi e sistemi EOS con l’obiettivo di integrare i moduli di valutazione, simulazione e supporto Amphyon in EOSPRINT 2, il software EOS per la gestione di lavori e processi.

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I cambiamenti demografici e le nuove tecnologie stanno trasformando il volto del Settore dell’Istruzione. In particolare, secondo la nuova ricerca Ricoh “The Future of Print”, l’88% dei dirigenti delle università (campione: 787 strutture) è convinto che digital fabrication e stampa 3D possano dare un contributo molto positivo alla formazione degli studenti preparandoli meglio al mondo del lavoro.

David Mills, CEO di Ricoh Europe, commenta: “In molti corsi universitari, digital fabrication e stampa 3D possono aiutare a concretizzare concetti complessi. Il modo in cui le persone e le macchine interagiscono tra loro continua ad evolvere. Integrare aspetti tecnici nel programma dei corsi aiuta gli studenti a sviluppare oggi competenze che saranno imprescindibili negli ambienti di lavoro di domani”.

Queste competenze sono importanti ad esempio nell’ambito della prototipazione e progettazione di parti finite nel settore medicale, automobilistico, ingegneristico e tessile. Il 65% sostiene che la stampa 3D sia un aspetto sempre più importante nel programma STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics). L’84% delle università coinvolte ha già investito, o prevede di farlo nei prossimi due anni, in tecnologie di stampa che permettono agli studenti di produrre e personalizzare oggetti per mettere in pratica quanto appreso.

Il 66% delle università sostiene che investire nelle nuove tecnologie di stampa sia il giusto modo per essere più attrattive verso i potenziali studenti e per coinvolgere maggiormente coloro che già lo sono grazie a corsi personalizzati. Sempre in quest’ottica, molte università cercano di semplificare il più possibile l’accesso a risorse e informazioni, fornendo agli studenti contenuti personalizzati (48% del campione) e offrendo loro flessibilità nel printing grazie alla possibilità di inviare in stampa i propri lavori ovunque si trovino (43%).

David Mills conclude: “L’aumento delle tasse universitarie in gran parte d’Europa cambia il ruolo degli istituti. Incoraggiati ad agire sempre più come “fornitori di servizi”, gli istituti superiori e le università devono riuscire ad alzare l’asticella per quanto riguarda la soddisfazione e il coinvolgimento degli studenti. Diventa dunque prioritario utilizzare le nuove tecnologie di stampa per offrire corsi diversificati e programmi di studio sempre più personalizzati”.

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