Nel processo di Selective Laser Melting (SLM) il materiale in eccesso rappresenta una voce di costo rilevante, perché una quota consistente della polvere metallica rimane nella camera di costruzione e deve essere rimossa in modo sicuro dopo il ciclo di stampa.
In molti impianti questa fase avviene collegando la macchina a un nassabscheider (separatore a umido) che aspira, inertizza e rende sicura la polvere, ma spesso ne compromette il riutilizzo, costringendo gli operatori a smaltire materiale che, dal punto di vista granulometrico e chimico, sarebbe ancora adatto al processo.
Rapidobject e il nuovo sistema di pre-separazione a secco
Il service di stampa 3D Rapidobject, con sede a Lipsia, ha introdotto in produzione una soluzione sviluppata da Ruwac nel proprio Kompetenzzentrum für additive Fertigung, che interviene esattamente su questo punto critico.
Il cuore del sistema è un Trocken-Vorabscheider installato a monte del tradizionale separatore a umido: prima che l’aria di processo raggiunga il nassabscheider, la maggior parte della polvere viene separata in forma secca e raccolta in un contenitore dedicato, preservandone la qualità per un successivo riutilizzo nel ciclo SLM.
Funzionamento del ciclone ad alta velocità
Dal punto di vista tecnico, il Trocken-Vorabscheider di Ruwac si basa su un ciclone ad alta velocità, progettato per generare un moto vorticoso sufficientemente intenso da separare le particelle di polvere metallica dall’aria aspirata.
La polvere, più pesante, migra verso le pareti del ciclone e cade in un serbatoio inferiore, mentre il flusso d’aria prosegue verso il nassabscheider con un contenuto di particolato drasticamente ridotto; in questo modo la polvere non entra in contatto con il liquido di separazione e rimane in condizioni idonee a una re-immissione nel processo, previo controllo qualità interno.
Risultati in laboratorio e in produzione
Nei test interni condotti da Ruwac nel proprio centro di sviluppo, la soluzione di Trocken-Vorabscheidung ha evidenziato livelli di efficienza di separazione superiori al 98% del materiale aspirato, misurati in condizioni di laboratorio controllate.
Nel caso applicativo di Rapidobject, con un sistema composto da un Trocken-Vorabscheider R26 abbinato a un nassabscheider NA35 su una linea SLM, le misurazioni effettuate in produzione hanno mostrato tassi di recupero superiore al 99,9% della polvere metallica nel pre-separatore a secco, indipendentemente dal fatto che l’operatore aspirasse in modo particolarmente cauto, a velocità normale o in modo molto rapido.
Impatto operativo: meno entpulverazione manuale, maggiore produttività
Il responsabile del progetto metallico in Rapidobject, Markus Prokscha, sottolinea che, grazie al nuovo sistema, molte operazioni di entpulverazione manuale possono essere eliminate o fortemente ridotte, perché il materiale in eccesso viene aspirato direttamente dalla camera con una percentuale praticamente totale di recupero nel ciclone.
Questo comporta diversi effetti operativi: riduzione dei tempi di pulizia della macchina, minore esposizione diretta del personale alla polvere metallica, ritorno più rapido della SLM in stato operativo e, di conseguenza, maggiore utilizzo effettivo dell’impianto per la produzione di parti invece che per le attività di preparazione.
Benefici economici e ambientali sul ciclo della polvere
Dal punto di vista economico, il recupero quasi completo della polvere metallica aspirata consente a Rapidobject di diminuire in modo tangibile i costi di materiale, voce particolarmente sensibile nel SLM, dove polveri di leghe come acciai inossidabili, superleghe a base nichel o titanio raggiungono prezzi elevati per chilogrammo.
In parallelo, la possibilità di mantenere un ciclo chiuso della polvere, con meno scarti da smaltire e un maggiore numero di ricicli controllati, ha un effetto positivo sull’impronta ambientale complessiva della produzione additiva metallica, in linea con la crescente attenzione del settore verso soluzioni di depolverazione e filtrazione orientate alla circular economy.
Integrazione e retrofit sugli impianti esistenti
Un aspetto rilevante della proposta Ruwac è la possibilità di retrofit: il Trocken-Vorabscheider è progettato per essere integrato davanti a nassabscheider già installati, senza richiedere una completa sostituzione dell’impianto di aspirazione e trattamento.
Per gli utilizzatori di SLM che dispongono già di sistemi di separazione a umido, questo significa potenzialmente trasformare un circuito pensato soprattutto per la sicurezza e l’inertizzazione in una soluzione che coniuga sicurezza, efficienza di pulizia e recupero economicamente significativo di polvere, con un investimento concentrato sul modulo di pre-separazione.
Applicabilità ad altri impianti di stampa 3D metallica
Sebbene l’esempio riportato riguardi Rapidobject, il principio della Trocken-Vorabscheidung è applicabile ad altri utilizzatori di stampa 3D metallica che impiegano letti di polvere (SLM/LPBF) o processi con gestione intensiva di polveri fini.
Laddove il layout impiantistico lo consenta, l’inserimento di un ciclone ad alta efficienza a monte del separatore a umido può contribuire a standardizzare le procedure di depolverazione, ridurre le perdite per ogni ciclo di produzione e creare le basi per una gestione più strutturata del magazzino polveri, con dati più accurati su quantità recuperate, riutilizzate e smaltite.
