JOME Engineering ha ricostruito a Dubai un’elica navale utilizzando reverse engineering e deposizione robotizzata di metallo con tecnologia WAAM, impiegando la piattaforma Vipra AM di Caracol. Il pezzo finale è realizzato in acciaio inossidabile 316L, pesa 26 chilogrammi e misura 685 millimetri di diametro. La costruzione additiva ha richiesto circa venti ore, seguite da un lavoro di lavorazione meccanica e finitura molto più lungo. Secondo il caso industriale diffuso da Caracol e ripreso dalla stampa specializzata il 15 e 16 ottobre 2026, rispetto alla realizzazione di un unico ricambio mediante fusione convenzionale il progetto avrebbe ridotto i tempi del 60% e i costi del 40%. Le percentuali sono dichiarazioni del fornitore riferite al caso specifico, non risultati generalizzabili a tutte le eliche.
L’assenza dei disegni originali
La richiesta nasceva dall’esigenza di sostituire rapidamente un’elica esistente per la quale non erano disponibili disegni tecnici, modelli CAD o attrezzature produttive. Le geometrie delle pale navali comprendono superfici curve con variazione di passo e spessore lungo il raggio. Ricostruirle partendo da fotografie e misure manuali può introdurre errori difficili da correggere a valle.
Per questo motivo il gruppo ha iniziato da una scansione tridimensionale dell’elica originale. Il rilievo ha permesso di recuperare la forma delle pale, la geometria del mozzo e le transizioni fra le superfici. Il modello digitale ha costituito la base di riferimento per progettazione, deposito del materiale e successive verifiche. La scansione non ha eliminato la necessità di interpretare le quote funzionali e le superfici di accoppiamento: il riferimento geometrico doveva essere trasformato in un oggetto producibile e controllabile.
Perché è stata scelta la deposizione WAAM
La tecnologia Wire Arc Additive Manufacturing utilizza un filo metallico come materia prima e una sorgente ad arco elettrico per depositare cordoni sovrapposti. Un sistema robotizzato muove la testa di deposizione rispetto al pezzo, costruendo progressivamente volumi relativamente grandi.
A differenza della fusione laser a letto di polvere, il processo WAAM non richiede di riempire una camera con polvere fine. Può essere interessante per componenti metallici di dimensioni elevate e per produzioni nelle quali la velocità di deposizione del grezzo ha più importanza della finitura ottenuta direttamente. Le superfici risultano infatti generalmente meno precise e più irregolari rispetto a quelle di un processo di finitura meccanica, rendendo necessario prevedere sovrametalli.
Nel caso dell’elica, l’alternativa convenzionale ipotizzata era la realizzazione di un modello e di attrezzature per la fusione. Per un unico pezzo e con una scadenza ravvicinata, i costi fissi dello stampo e i tempi di attesa avrebbero avuto un peso rilevante.
Mozzo prima, pale successivamente
JOME ha organizzato la costruzione in fasi. È stato realizzato inizialmente il mozzo centrale, poi lavorato meccanicamente per ottenere superfici adeguate. Il componente è stato controllato con liquidi penetranti, una tecnica di esame non distruttivo che permette di rilevare discontinuità aperte sulla superficie. Solo dopo il superamento del controllo sono state depositate le tre pale.
Questa sequenza risponde a un’esigenza di gestione del rischio. Se il mozzo presentasse difetti in una fase iniziale, procedere immediatamente alla costruzione delle pale aumenterebbe il materiale e il tempo sprecati. La scelta di completare e verificare progressivamente le parti più importanti consente invece di intervenire prima di aggiungere lavorazioni costose.
Va precisato che il controllo con liquidi penetranti è particolarmente adatto a evidenziare discontinuità superficiali; non equivale a una verifica volumetrica completa. La qualità interna del componente richiede metodi appropriati al requisito e alla geometria.
Ventuno? No: venti ore di deposizione e cento di lavorazione
I numeri riportati da Caracol sono particolarmente utili perché evitano di presentare la stampa 3D come una produzione integralmente automatica e già pronta all’installazione. La costruzione additiva ha richiesto circa 20 ore, mentre la fase di lavorazione meccanica è arrivata a circa 100 ore. Il secondo valore dipende dalla complessità delle superfici elicoidali, dalla difficoltà di fissare correttamente il pezzo e dalla necessità di definire riferimenti dimensionali affidabili.
Le pale navali sono superfici libere inclinate rispetto agli assi principali della macchina. Per lavorarle occorre individuare orientamenti accessibili e mantenere un margine di materiale sufficiente per raggiungere la quota finale. Una geometria di questo tipo può richiedere più riprese, utensili appropriati e controlli intermedi.
L’esempio dimostra perché il solo tempo di deposizione non sia un indicatore adeguato del tempo totale di produzione. Le circa 120 ore sommate di costruzione e lavorazione non comprendono necessariamente tutte le attività di rilievo, programmazione, preparazione e ispezione. Per confrontare processi diversi occorre prendere in considerazione l’intero ciclo di commessa.
Le scansioni intermedie per non perdere la geometria
Durante la finitura, il gruppo ha effettuato nuove scansioni per confrontare lo stato del pezzo con il modello di riferimento. Il controllo permetteva di verificare se la superficie fosse ancora corretta e se rimanesse abbastanza materiale nelle zone da lavorare.
Questo è un problema tipico dei processi ibridi. Quando un grezzo additivo presenta sovrametalli variabili, affidarsi soltanto alla prima strategia CAM può comportare il rischio di lavorare troppo in alcune regioni e troppo poco in altre. Le misurazioni intermedie permettono di aggiornare il quadro geometrico e verificare l’avanzamento prima di eseguire passate irreversibili.
Al termine sono state effettuate anche finitura manuale, verifica del passo e bilanciamento. Per un’elica, quest’ultimo passaggio è essenziale: una distribuzione di massa non corretta può generare vibrazioni e sollecitazioni durante la rotazione.
Il significato dei risparmi dichiarati
Caracol indica una riduzione del tempo di approvvigionamento di circa il 60% e del costo complessivo di circa il 40% rispetto all’alternativa di fusione considerata per un ricambio singolo. Il confronto è plausibile come impostazione economica perché evita la realizzazione di attrezzature e l’attesa di uno slot produttivo in fonderia, ma i documenti pubblici non contengono un prospetto completo dei costi che permetta di ricalcolare indipendentemente le percentuali.
Il vantaggio dipende inoltre dal numero di parti richieste. La convenienza per un’unica elica non si trasferisce automaticamente a una produzione seriale, dove lo stampo può essere ammortizzato su molti pezzi. Materiali, tolleranze e tempi di lavorazione incidono anch’essi sul risultato.
Il materiale 316L e le questioni di impiego
L’acciaio inossidabile 316L è utilizzato in molti impieghi industriali grazie alla sua resistenza alla corrosione in diversi ambienti. La scelta del materiale per un’elica navale deve tuttavia essere valutata rispetto alle condizioni operative specifiche, comprese eventuali problematiche di corrosione localizzata, cavitazione, fatica e compatibilità con le altre parti della trasmissione.
Le fonti indicano che il pezzo è stato realizzato e riportato in servizio. Non mettono però a disposizione una campagna indipendente di prove idrodinamiche o una valutazione quantitativa pluriennale dell’usura. Sarebbe quindi improprio dedurre che la nuova elica possieda prestazioni superiori alla precedente in termini di rendimento propulsivo o durata.
Una volta digitalizzata, la geometria resta disponibile
Il risultato più duraturo del progetto potrebbe essere la disponibilità di un modello digitale affidabile. Se lo stesso ricambio dovesse essere necessario nuovamente, la geometria non dovrebbe essere ricostruita da zero. Questo riduce una parte delle attività preparatorie, purché vengano conservati anche i dati necessari alla fabbricazione: versione del modello, materiale, orientamento, sequenza delle operazioni e criteri di controllo.
Il concetto di magazzino digitale è spesso citato fra i vantaggi della stampa 3D. Per funzionare in pratica deve però comprendere più di un file STL. Servono informazioni sulla qualità, procedure di produzione e identificazione delle revisioni, per evitare che un pezzo venga realizzato con condizioni diverse da quelle approvate.
Un caso concreto di produzione additiva ibrida
L’esperienza JOME-Caracol dimostra che la stampa WAAM può essere utilizzata come parte di un processo completo per ottenere un ricambio metallico complesso in prossimità del luogo d’impiego. Il valore sta nell’insieme formato da scansione, modellazione, deposizione, lavorazione, controlli e bilanciamento.
È anche un antidoto a una rappresentazione troppo semplificata dell’additive manufacturing: il grezzo si realizza in circa venti ore, ma il lavoro di precisione successivo ne richiede circa cento. La tecnologia non elimina la competenza meccanica, bensì la integra. In un contesto di manutenzione urgente e piccole quantità, questa combinazione può offrire vantaggi; la loro entità va però valutata caso per caso, considerando tutti i costi e i requisiti prestazionali del prodotto finito.
