Un importante costruttore aerospaziale specializzato in velivoli leggeri ha deciso di riprogettare il proprio condotto di aspirazione per elicottero sfruttando la stampa 3D industriale, con l’obiettivo di ridurre tempi e costi di produzione mantenendo prestazioni aerodinamiche e requisiti di certificazione severi.
La soluzione scelta è stata la piattaforma Roboze ARGO 500 HYPERSPEED, un sistema di produzione additiva per superpolimeri e materiali compositi progettato per componenti strutturali e funzionali in ambito aerospaziale.
Funzione del condotto di aspirazione negli elicotteri
Il condotto di aspirazione ha il compito di convogliare l’aria esterna verso il motore a combustione, garantendo il giusto apporto di ossidante per una combustione stabile ed efficiente lungo tutto il profilo di volo.
La geometria interna del condotto influenza direttamente la distribuzione del flusso, le perdite di carico e la capacità di filtrare o deviare eventuali contaminanti (polvere, acqua, FOD), elementi cruciali per la sicurezza operativa degli elicotteri.
Approccio tradizionale: assemblaggi complessi, costi elevati
In precedenza il condotto veniva realizzato come un insieme di più porzioni prodotte con metodi tradizionali (lavorazioni su stampi, compositi stratificati o lamierati), poi assemblate tramite giunzioni meccaniche o incollaggi.
Questo approccio implicava numerosi passaggi: costruzione di stampi dedicati, lunga preparazione dei laminati, rifinitura manuale, foratura, montaggio e controllo dimensionale finale, con un impatto consistente su tempi di produzione, costi di manodopera e gestione della distinta base.
Consolidamento in un unico componente stampato 3D
Attraverso la progettazione per la produzione additiva (DfAM), gli ingegneri dell’OEM e il team applicativo di Roboze hanno unificato in un singolo componente stampato 3D quello che inizialmente era un assemblaggio di più parti.
Il consolidamento ha permesso di eliminare interfacce, flange di giunzione, fori per fissaggi e zone di sovrapposizione, riducendo il peso complessivo, semplificando il montaggio a bordo e limitando i potenziali punti deboli soggetti a vibrazioni e cicli termici.
Tecnologia Roboze ARGO 500 HYPERSPEED e materiali utilizzati
La piattaforma Roboze ARGO 500 è una macchina FFF/FDM industriale con volume di stampa di 500 × 500 × 500 mm, camera riscaldata fino a circa 180 °C e estrusore che può raggiungere temperature nell’ordine dei 500–550 °C, specificamente pensata per superpolimeri tecnici come PEEK, PEKK e materiali caricati fibra di carbonio.
La versione ARGO 500 HYPERSPEED introduce soluzioni per aumentare la produttività, tra cui strategie di deposizione ottimizzate, controllo avanzato della temperatura e cinematica ad alta velocità, riducendo sensibilmente i tempi di stampa pur mantenendo ripetibilità dimensionale e qualità di superficie adatte a componenti aeronautici.
Nel caso del condotto di aspirazione, l’azienda ha adottato un polimero ad alte prestazioni rinforzato, come le famiglie Carbon PA o Carbon PEEK sviluppate da Roboze, in grado di offrire un buon equilibrio tra resistenza meccanica, stabilità termica e resistenza chimica in ambiente aeronautico.
Questi materiali, grazie alla combinazione di matrice polimerica e fibra di carbonio, permettono di ottenere rigidità elevata, comportamento a fatica migliorato e tolleranza alle sollecitazioni vibrazionali tipiche dei rotori degli elicotteri.
Riduzione dei costi fino all’80% e altri vantaggi economici
La transizione dalla produzione tradizionale alla stampa 3D con Roboze ARGO 500 HYPERSPEED ha consentito all’OEM di ridurre i costi di produzione del condotto di aspirazione fino all’80% rispetto al flusso di lavoro precedente.
Il risparmio deriva dalla combinazione di più fattori: eliminazione degli stampi e delle attrezzature dedicate, compressione del numero di fasi operative, taglio drastico delle ore di assemblaggio manuale e semplificazione della supply chain (meno fornitori e componenti).
Oltre ai costi diretti, l’additive manufacturing ha permesso di diminuire il lead time complessivo, riducendo le scorte di magazzino e rendendo più agile la gestione dei ricambi per la flotta di elicotteri in servizio.
La possibilità di produrre on-demand, con una macchina interna o presso un service partner dotato di piattaforme Roboze, consente all’azienda di allineare meglio la produzione alle effettive esigenze operative, limitando immobilizzi di capitale in componenti poco richiesti.
Prestazioni: aerodinamica, peso e resistenza
La stampa 3D ha dato ai progettisti maggiore libertà nel modellare il percorso interno del flusso, con superfici continue e raccordi ottimizzati che sarebbero stati difficili o costosi da ottenere tramite compositi laminati o lavorazioni tradizionali.
Questo ha permesso di migliorare la distribuzione dell’aria verso il motore, limitando turbolenze e perdite di carico, con ricadute positive sia sull’efficienza del propulsore sia sulla stabilità del funzionamento in condizioni operative variabili.
L’impiego di materiali rinforzati ha inoltre consentito di alleggerire il componente rispetto ad alcune soluzioni metalliche o a compositi tradizionali con spessori maggiorati, contribuendo a ridurre il peso complessivo del velivolo.
Un minore peso in testa, in particolare in prossimità del gruppo motore-rotore, porta benefici nella gestione del baricentro, nei consumi di carburante e nelle prestazioni di salita e autonomia.
Controllo qualità e certificazione
Per un componente destinato a un’applicazione aeronautica critica è indispensabile dimostrare ripetibilità e tracciabilità del processo, e in questo contesto la piattaforma Roboze integra sistemi di monitoraggio dei parametri di stampa, logging dei dati di processo e procedure standardizzate di qualifica del materiale.
Il condotto stampato viene sottoposto a controlli dimensionali, ispezioni visive e test meccanici su provini, oltre a verifiche funzionali in cella motore o in volo, per validare la resistenza alle vibrazioni, agli sbalzi termici e ai cicli di carico tipici del servizio.
La standardizzazione del flusso di lavoro e la documentazione di processo supportano l’iter di certificazione presso le autorità competenti, favorendo l’integrazione di componenti stampati in 3D nei manuali di manutenzione e nelle configurazioni ufficiali degli elicotteri.
Implicazioni per la produzione di componenti aerospaziali
Questo caso dimostra come la produzione additiva di superpolimeri possa sostituire, in modo economicamente vantaggioso, soluzioni basate su compositi tradizionali o su lavorazioni metalliche in applicazioni aerospaziali dove la complessità geometrica e la personalizzazione hanno un forte impatto sui costi.
La presenza nella gamma Roboze di sistemi come ARGO 350 e ARGO 1000, con volumi e configurazioni differenti, indica un percorso di industrializzazione che punta a coprire un ventaglio ampio di componenti per aerospazio, difesa e trasporto, dai condotti e staffaggi ai supporti strutturali e alle parti di cabina.
L’esperienza con il condotto di aspirazione per elicottero rafforza l’idea che, una volta qualificato il materiale e stabilito il processo, la stessa piattaforma di stampa possa essere utilizzata per una famiglia di componenti affini, massimizzando il ritorno sull’investimento per l’OEM.
In prospettiva, la combinazione di superpolimeri avanzati, design ottimizzato tramite simulazioni CFD e topologia generativa, e sistemi AM a grande formato come Roboze ARGO 500 HYPERSPEED, apre la strada a una produzione più flessibile di parti di uso finale per velivoli commerciali e militari.
