Phase3D porta il monitoraggio in situ sulle grandi piattaforme di stampa metallica
Phase3D ha presentato due varianti “large format” del suo sistema Fringe Inspection per la fusione a letto di polvere metallica: Large Format Fringe Inspection e Large Format Fringe Inspection Hi-Rez. Le nuove configurazioni sono pensate per macchine con volumi di costruzione fino a circa 600 × 600 mm e si integrano, tra le altre, con le serie EOS M 400 e Nikon SLM NXG, piattaforme diffuse nella produzione di grandi componenti in metallo per aerospazio, difesa ed energia. L’obiettivo dichiarato è portare un controllo qualità misurabile, tracciabile e documentabile anche su impianti di fascia alta, dove il costo di ogni singolo job e il valore delle parti prodotte sono molto elevati.
Metrologia ottica su letto di polvere: dati in micron per ogni strato
Come nelle versioni standard, anche le varianti large format di Fringe Inspection utilizzano proiezione di luce strutturata e una catena ottica calibrata per generare mappe di altezza del letto di polvere e della superficie fusa, strato dopo strato. Phase3D indica valori di riferimento come accuratezza verticale nell’ordine di ±10 µm, risoluzione laterale fino a circa 60 µm e ripetibilità intorno a 5 µm nel piano di calibrazione. Le heightmap prodotte consentono di analizzare spessore effettivo dello strato, uniformità dell’allettamento della polvere e condizioni della superficie fusa, con la possibilità di evidenziare fenomeni come sotto-dosaggio di polvere, protrusioni e collisioni del recoater, prima che si trasformino in difetti interni.
Doppia configurazione: produttività o massima risoluzione
Per le piattaforme di grandi dimensioni Phase3D propone due configurazioni distinte. La versione Large Format Fringe Inspection adotta una dimensione di pixel più ampia (circa 100 µm), pensata per ambienti produttivi in cui la priorità è la copertura completa del piano di costruzione e l’integrazione con i flussi di produzione. La variante Hi-Rez riduce la dimensione del pixel a circa 60 µm, con un focus particolare su attività di sviluppo, qualificazione e ricerca, dove serve correlare in modo fine dati in situ, misure metrologiche a valle e prove non distruttive. In entrambi i casi, il sistema rimane esterno alla camera di processo e utilizza porte esistenti, limitando al minimo le modifiche alla macchina.
EOS M 400 e Nikon NXG: perché servono dati in situ sui grandi formati
La scelta di partire da piattaforme come EOS M 400-4 e Nikon SLM NXG XII 600 / NXG 600E non è casuale: si tratta di sistemi pensati per produzione in serie di parti di grandi dimensioni e ad alta responsabilità, spesso in leghe di nichel, titanio o acciai ad alte prestazioni. Su questi impianti la combinazione di grandi volumi di costruzione, più laser e tempi di job molto lunghi rende costoso ogni insuccesso. Un sistema di monitoraggio che produce dati quantitativi per ogni strato consente di verificare consistenza del processo da macchina a macchina, confrontare configurazioni diverse e costruire una base dati utile per la qualificazione secondo standard aerospaziali e difesa.
Correlazione tra rugosità di strato, densità e porosità del pezzo
Secondo Phase3D esiste una correlazione misurabile tra la topografia misurata in situ – in particolare la rugosità dello strato – e la densità risultante della parte. Questo collegamento consente di utilizzare le heightmap per stimare in anticipo aree a rischio di porosità o mancanza di fusione, definendo soglie di accettazione interne al processo. In pratica, invece di affidarsi solo a controlli volumetrici a valle, il produttore può associare a ogni job un “profilo di processo” basato su misure ottiche, da utilizzare come parte della documentazione di qualità per audit, comparazioni e riqualifiche di macchine.
Riduzione del carico di tomografia e supporto agli standard aerospaziali
Un primario appaltatore aerospaziale utilizza le varianti large format di Fringe Inspection per integrare o sostituire in parte la tomografia computerizzata (CT) nella verifica di grandi componenti metallici. I dati raccolti durante la costruzione vengono aggregati e analizzati anche in funzione di standard come SAE AMS7032, che definiscono requisiti per la caratterizzazione e qualificazione di processi di produzione additiva metallica. In questo scenario, l’ispezione ottica layer-by-layer non elimina la CT, ma ne riduce il carico, permettendo di concentrare le indagini più costose sui casi critici individuati dai dati in situ.
Dati metrologici invece di soli log di processo
Una caratteristica centrale dell’approccio Phase3D è l’enfasi su misure unit-based, cioè valori fisici direttamente espressi in micron, collegati a un sistema di calibrazione tracciabile. A differenza dei sistemi che si basano solo su log macchina (potenza laser, velocità di scansione, segnali ottici coassiali) o su immagini 2D qualitative, Fringe Inspection produce dataset tridimensionali in cui ogni pixel è associato a un valore di altezza. Questo tipo di informazione è più semplice da usare nella definizione di criteri oggettivi di accettazione e nella comparazione di job prodotti in tempi e configurazioni diverse, inclusi cambi di materiale o parametri.
Un tassello della strategia Phase3D: dallo store online ai kit dedicati
L’estensione alle grandi piattaforme si inserisce in una strategia più ampia, che comprende il lancio di uno store online per i prodotti Fringe Inspection e lo sviluppo di kit dedicati a specifiche macchine, come Fringe Inspection M2 Series 5 Kit per la piattaforma Colibrium Additive / GE Additive M2 Series 5 e Fringe Inspection 500 Kit per la serie RenAM 500 di Renishaw. L’idea è offrire soluzioni installabili in tempi contenuti, con integrazione reversibile, così da non vincolare il cliente a modifiche permanenti dell’hardware. Il modello “kit + software” rende anche più semplice estendere nel tempo la copertura ad altre piattaforme, senza riprogettare da zero la parte sensori.
Continuità con la collaborazione con AFRL, NASA e l’ecosistema USA
Le nuove soluzioni large format proseguono un percorso che ha visto Phase3D lavorare con attori come Air Force Research Laboratory (AFRL), NASA, HRL Laboratories e programmi statunitensi focalizzati su qualifica e produzione certificata, inclusa la sfida ASTRO America In-Situ Monitoring Challenge e iniziative legate a DARPA SURGE. In queste collaborazioni Fringe Inspection è stato usato per collegare dati di processo, prove distruttive, tomografia e simulazioni, costruendo modelli predittivi per difetti e deviazioni di processo in componenti critici. Le varianti per grandi piattaforme raccolgono queste esperienze e le portano su sistemi pensati per la produzione in serie di grandi pezzi.
Impatto atteso: meno scarti sui grandi pezzi e più fiducia nella produzione
Su piattaforme da 400 × 400 o 600 × 600 mm ogni job può coinvolgere componenti di grande valore, molte ore di macchina e quantità significative di polvere metallica. In assenza di un monitoraggio metrologico in situ, difetti locali – spesso legati a problemi di alimentazione polvere, instabilità del flusso gas o interazioni tra più laser – possono emergere solo a valle, durante controlli volumetrici o addirittura in esercizio. L’estensione di Fringe Inspection alle grandi piattaforme punta a ridurre questa incertezza, offrendo a OEM, service e grandi utenti finali uno strumento per collegare in modo diretto dati di processo, criteri di accettazione interni e requisiti normativi, con un impatto diretto su scarti, rilavorazioni e tempi di qualifica.
