L’organizzazione senza scopo di lucro ASTM International ha annunciato il suo terzo round di finanziamento per sostenere la ricerca che aiuterà ad accelerare gli standard nella produzione additiva (AM). Il gruppo crea e pubblica standard tecnici per una vasta gamma di settori, materiali, prodotti, servizi e sistemi in tutto il mondo. Questo nuovo investimento, che include ulteriori contributi in natura, sosterrà l’ obiettivo dell’ASTM International AM Center of Excellence (AM CoE) di allineare la standardizzazione tecnica con un’industria AM più sicura e in rapida evoluzione.
Circa tre anni fa, quando ASTM annunciò che avrebbe costituito AM CoE, iniziò ad arruolare partner per aiutare a lanciare il centro. Oggi, i membri fondatori della Auburn University , la National Aeronautics and Space Administration (NASA), l’innovatore della tecnologia di produzione EWI e il Manufacturing Technology Center (MTC) con sede nel Regno Unito , stanno lavorando a diversi progetti di ricerca e sviluppo per aiutare a colmare oltre 25 lacune standard identificate in un Roadmap AM .
Quest’anno, oltre 60 idee per progetti sono state presentate dai membri di ASTM International per essere prese in considerazione. Dopo una revisione approfondita, otto studi ad alto impatto sono stati approvati dalla sezione esecutiva ASTM incentrati sulla ricerca e innovazione all’interno del comitato sulle tecnologie di produzione additiva.
“Siamo entusiasti di supportare questi progetti di ricerca cruciali e ad alto impatto nella produzione additiva che cercano di accelerare la standardizzazione”, ha affermato Mohsen Seifi, Direttore dei programmi di produzione additiva globale di ASTM International. “Questi otto progetti si uniranno ai 14 progetti esistenti che affrontano le aree di ricerca ad alta priorità dell’AM CoE per la standardizzazione, tra cui progettazione, dati, modellazione, materie prime, processi, post-elaborazione, test e qualificazione”.
L’Università di Auburn lavorerà per sviluppare un progetto standard per la valutazione di strutture reticolari in metallo AM sotto carico di compressione. Lo studio, guidato dalla ricercatrice principale Nima Shamsaei, Professore Associato presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Università di Auburn e Direttore del National Center for Additive Manufacturing Excellence (NCAME), mira a migliorare l’affidabilità delle strutture reticolari utilizzate in applicazioni che vanno dalla crescita ossea per impianti medici. alla riduzione del peso nelle strutture di trasporto.
Gli studenti di dottorato in ingegneria meccanica Basil Paudel e Jonathan Pegues guardano un modello di progettazione 3D assistita da computer con Nima Shamsaei, direttrice dell’NCAME, nel laboratorio di produzione additiva dell’Università di Auburn. (Immagine per gentile concessione della Auburn University)
Inoltre, Auburn University collaborerà con la NASA per progettare una serie di componenti di prova e una metodologia per assistere la convalida dei parametri di processo per la fusione a letto di polvere, tentando di colmare un vuoto negli standard di settore attualmente disponibili per quanto riguarda le specifiche della macchina AM e la qualificazione del processo. I componenti di prova proposti consentiranno ai produttori di confermare che un set di parametri è robusto e produce parti di qualità adeguata in una varietà di condizioni termiche locali incorporando geometrie complesse.
Lo sviluppatore di tecnologia applicata EWI mirerà a sviluppare un formato comune di scambio di dati (CDEF) per la caratterizzazione delle polveri. Questo standard consentirà una condivisione efficiente dei dati in tutta la catena di fornitura AM fungendo da collegamento tra i diversi sistemi di gestione dei dati. La condivisione dei dati è necessaria per creare un solido ecosistema di dati AM , ma le organizzazioni attualmente utilizzano un’ampia gamma di soluzioni di gestione dei dati senza un modo standard per condividere i dati tra di loro.
Secondo l’EWI, questo porta a un aumento dei costi e degli sforzi poiché un’organizzazione spesso deve trovare soluzioni uniche per analizzare un dato set di dati fornito loro da un gruppo esterno. Per consentire la condivisione dei dati e ridurre i costi associati, il capo investigatore dello studio e ingegnere delle applicazioni EWI, Luke Mohr, prevede di creare una pratica standard che fornisca un metodo semplice e replicabile per trasferire i dati AM in modo rapido e accurato tra le organizzazioni.
MTC guiderà un altro progetto incentrato sullo sviluppo di linee guida standard per la valutazione delle polveri polimeriche durante il riciclaggio che vengono riutilizzate in AM per migliorare la fiducia per la produzione con polveri riciclate. In generale, qualsiasi polvere che non viene sciolta o legata durante il letto di polvere AM ha il potenziale per essere riciclata o riutilizzata nelle successive fasi di produzione per ridurre i costi e lo spreco di materiale. Tuttavia, vi è ancora una significativa necessità di standard per fornire procedure per la valutazione della qualità della polvere polimerica, le migliori pratiche per il riciclaggio o il riutilizzo della polvere durante le build future e una guida su come l’uso della polvere riciclata può influire sulla qualificazione delle parti.
In un ulteriore studio, MTC lavorerà per indirizzare le linee guida sul campionamento delle materie prime in polvere metallica e sulle strategie di riciclaggio. Questa ricerca identificherà le strategie attualmente utilizzate per il campionamento e il riciclaggio delle materie prime in polvere e fornirà indicazioni sull’idoneità di questi metodi per i processi AM, i materiali e le applicazioni per l’uso finale.
Inoltre, il National Additive Manufacturing Innovation Cluster (NAMIC) di Singapore è stato finanziato per tre degli otto progetti di questo round. Un acceleratore AM nazionale, NAMIC unirà prima le forze con l’ Università di tecnologia e design (SUTD) di Singapore per condurre uno studio sull’acciaio Maraging, una lega comunemente utilizzata dai settori automobilistico, aerospaziale, sportivo e degli utensili, tra gli altri. Questo lavoro fornirà una base per lo sviluppo di una specifica del materiale per questa classe di leghe nelle applicazioni AM, mentre l’ambito del lavoro sarà realizzato con un’indagine del settore e test meccanici delle leghe maraging disponibili in commercio e dei processi AM.
NAMIC sta inoltre collaborando con l’Institute of Manufacturing Technology (SIMTech) di Singapore per sviluppare provini di trazione in miniatura per AM. Come descritto da ASTM, questi campioni ridurranno i tempi e i costi dei materiali del test testimone, un metodo per monitorare la qualità di costruzione testando un coupon stampato insieme ai componenti in una build AM.
Infine, NAMIC e il National Metrology Centre di Singapore di A * Star lavoreranno insieme per sviluppare linee guida standard per la tracciabilità del volume dei test non distruttivi per i componenti metallici prodotti con fusione a letto di polvere e getto di legante. Questa volta, il progetto valuterà i componenti realizzati con entrambi i processi e fornirà una guida per l’uso nella valutazione della qualità delle parti. I dati risultanti generati verranno analizzati con intelligenza artificiale (AI) per consentire la tracciabilità del volume della porosità all’interno dei campioni.
L’ultimo progetto, del National Institute for Aviation Research (NIAR) della Wichita State University , continuerà due progetti precedenti avviati nel secondo round. Il primo progetto fornirà una guida per i test del valore di progettazione dei polimeri in AM, cercando di creare un documento di guida sugli standard per aiutare a fornire informazioni sull’esecuzione di fatica, scorrimento e usura uniassiali e multi-assiali per le tecnologie di estrusione di materiali AM polimerici. Mentre il secondo progetto cerca di stabilire relazioni di proprietà di coupon-parte per test dinamici di polimeri prodotti in modo additivo.
Affinché AM possa sviluppare un mercato forte, sono necessari processi standardizzati. La maggior parte degli esperti concorda sul fatto che la mancanza di standard AM è un punto chiave per tenere conto degli ostacoli a una più ampia adozione dell’AM. Si prevede che gli sforzi di ASTM per aumentare la standardizzazione nel settore AM andranno a vantaggio delle aziende mentre il mercato continua a crescere, garantendo una migliore qualità e coerenza dei processi. L’AM ha il potenziale per una produzione a rifiuti zero, il miglioramento delle catene di approvvigionamento e molto altro ancora, motivo per cui progetti di ricerca in corso come questi potrebbero migliorare la tecnologia e aiutare ad alleviare i rischi.
