Standardizzazione della stampa 3D: ordine ASTM per Fraunhofer ILT
Il Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT ha vinto una gara d’appalto di ASTM International e sta ora lavorando a un progetto per standardizzare il monitoraggio delle condizioni della macchina per il processo di fusione del raggio laser basato su letto di polvere Laser Powder Bed Fusion (LPBF). L’obiettivo è la selezione e la qualificazione dei sensori di imaging con i quali è possibile monitorare in modo specifico lo stato dei sistemi LPBF. Infine, da questi dati dovrebbe derivare una raccomandazione di riduzione dei costi per l’utente finale.
Gli standard standardizzati a livello internazionale semplificano la vita ai produttori e agli utenti di servizi e prodotti. Spesso la svolta riesce solo con la standardizzazione di una nuova tecnologia, perché il rispetto di questi standard crea fiducia tra gli utenti. ASTM International dagli Stati Uniti è una delle principali organizzazioni internazionali di standardizzazione non governativa da oltre 120 anni ed è leader nella standardizzazione della produzione additiva nel Comitato ASTM F42 dal 2009. Inoltre, ASTM International ha la produzione additiva nel 2018Fondato il Centro di eccellenza (AM CoE), una partnership cooperativa tra ASTM e rappresentanti del governo, dell’industria e della scienza. L’AM CoE persegue l’obiettivo di promuovere la standardizzazione dell’AM realizzando progetti di ricerca e sviluppo mirati a breve termine e offrendo sviluppo del personale, certificazione e consulenza.
L’AM CoE è convinto dall’esperienza di Fraunhofer ILT
Sviluppando un nuovo concetto di finanziamento, il cosiddetto Call for Projects (CFP), ASTM consente a tutte le organizzazioni di tutto il mondo di presentare proposte di progetto per le lacune nella standardizzazione nella produzione additiva. “La nostra eccezionale competenza nell’area LPBF si basa su 25 anni di lavoro di sviluppo nel campo della produzione additiva e oggi ci consente di combinare proficuamente la conoscenza degli esperti con le tecnologie digitali”, spiega Niklas Prätzsch, project manager nel campo di competenza Laser Powder Bed Fusion presso Fraunhofer ILT. “Dopo una valutazione finale delle proposte presentate dal Dipartimento Esecutivo per la Ricerca e l’Innovazione di ASTM (F42.90.05), siamo stati selezionati come nuovo partner del progetto”.
Standardizzare e semplificare la manutenzione e la riparazione
Il monitoraggio dei sistemi LBPF svolge un ruolo molto importante nell’intero processo, poiché i sistemi ottici di alta precisione, soggetti a usura e costosi di tali sistemi richiedono elevate esigenze di purezza. Tuttavia, viene utilizzata polvere metallica molto fine, la cui lavorazione può contaminare i sistemi ottici. Devono quindi essere puliti preventivamente su base regolare. Il numero crescente di sistemi ottici e le potenze laser sempre più elevate utilizzate nell’LPBF stanno esacerbando la situazione. Prätzsch: “Il carico, la probabilità di guasto e i costi di manutenzione dei sistemi ottici sono quindi in aumento, mentre gli utenti continuano a dover fare i conti con linee guida di manutenzione che si basano su poca esperienza con le generazioni precedenti di sistemi”.
L’azienda con sede ad Aquisgrana lavorerà allo sviluppo di una linea guida fino alla fine del 2021 per standardizzare e semplificare la manutenzione e l’assistenza dei sistemi LPBF. “Le linee guida di manutenzione del produttore fino ad ora sono spesso troppo prudenti, poiché, contrariamente alle tecnologie di produzione consolidate, non è disponibile alcun database o solo un database relativamente piccolo come base per il processo decisionale per determinare i cicli di manutenzione”, spiega Prätzsch. Gli utenti quindi sostituiscono i componenti troppo presto e quindi aumentano i costi operativi perché aumentano i tempi di fermo improduttivi e il consumo di pezzi di ricambio.
Il focus delle attività del Fraunhofer ILT è ora sulla selezione e qualificazione di sensori di imaging per il monitoraggio di sistemi ottici altamente sollecitati dei sistemi LPBF. Inoltre, la derivazione di raccomandazioni per l’azione per gli utenti finali della tecnologia. Questi dovrebbero essere abilitati con uno standard per registrare autonomamente lo stato dei sistemi ottici e per rendere pianificabili i cicli di manutenzione sulla base della migliore situazione informativa sulla reale condizione del sistema. Questi non sono quindi più basati su percezioni o esperienze soggettive, ma su dati reali. La manutenzione viene quindi eseguita meno spesso troppo presto o troppo tardi, ma piuttosto più vicino al momento giusto. Ciò dovrebbe garantire una significativa riduzione dei costi per l’utente finale.
Monitoraggio delle condizioni basato sui dati come ausilio decisionale
Con la standardizzazione, l’azienda di Aquisgrana vuole consentire agli utenti finali di generare il proprio database in modo rapido e semplice, facilitando così la classificazione e l’interpretazione corretta dei dati. L’obiettivo è un supporto decisionale standardizzato che consigli all’utente finale quando e come eseguire la manutenzione o la calibrazione. Prätzsch riassume: “Forniamo agli utenti finali consigli che facilitano l’utilizzo di sensori di imaging economici per il monitoraggio delle condizioni dei sistemi ottici nei sistemi LPBF. Sulla base dei dati, possono quindi prendere decisioni fondate sulla necessità o meno di manutenzione.«L’obiettivo è un monitoraggio delle condizioni standardizzato che riduca il tempo necessario per la manutenzione e la manutenzione dei sistemi ottici, che prima era troppo elevato.
