Aconity3D amplia il portafoglio: nuovo testa di saldatura multi‑materiale per il sistema AconityWIRE
Aconity3D, azienda tedesca con sede ad Aachen specializzata in sistemi di produzione additiva per metalli, ha introdotto un nuovo testa di saldatura multi‑materiale per la propria piattaforma AconityWIRE, estendendo le possibilità del 3D printing basato su filo metallico oltre i tradizionali processi mono‑materiale. Il modulo è pensato per integrarsi con l’architettura modulare della macchina e per rispondere alle esigenze di ricerca industriale e di produzione in settori come aerospazio, energia e macchine speciali, dove la combinazione di leghe differenti in un unico componente consente di ottimizzare prestazioni, peso e costi.
Dal filo metallico al multi‑materiale: il contesto tecnologico di AconityWIRE
AconityWIRE è la piattaforma di Aconity3D dedicata alla produzione additiva metallica basata su filo, una variante dei processi DED (Directed Energy Deposition) che utilizza filo metallico continuo al posto della polvere. In questo schema il materiale viene alimentato in forma di filo all’interno di un bagno di fusione generato da un raggio laser, con la possibilità di creare cordoni sovrapposti e strati tridimensionali per realizzare parti funzionali, riporti, riparazioni o strutture near‑net shape. Rispetto ai sistemi LPBF a polvere, la tecnologia wire‑based elimina la gestione della polvere, riduce i rischi associati a materiale fine e reattivo, e consente spesso una produttività più elevata su geometrie di grandi dimensioni, a fronte però di una risoluzione geometrica generalmente inferiore.
Il nuovo testa di saldatura multi‑materiale: struttura e principio di funzionamento
Il nuovo testa di saldatura sviluppato da Aconity3D consente di processare fino a tre fili metallici diversi all’interno dello stesso processo, combinandoli in modo controllato in un unico bagno di fusione. Secondo le informazioni diffuse dall’azienda, il modulo integra una guida coassiale del filo e una configurazione ottica compatta, progettata per mantenere il raggio laser concentrato sul punto di deposizione e ridurre al minimo le interferenze tra gli ingressi dei tre materiali. L’alimentazione separata dei fili permette di scegliere quale filo utilizzare in un determinato istante, oppure di alimentare simultaneamente due o più materiali per creare gradazioni di composizione; in questo modo è possibile realizzare giunzioni metalliche, strati di transizione o zone con proprietà differenziate direttamente durante la costruzione additiva.
Vantaggi del multi‑materiale: transizioni funzionali, giunzioni e riparazioni avanzate
La possibilità di utilizzare fino a tre fili differenti nello stesso componente apre scenari applicativi di particolare interesse per le cosiddette strutture a gradiente funzionale (FGM), in cui la composizione chimica e quindi le proprietà meccaniche o termiche variano progressivamente all’interno del pezzo. In un componente soggetto ad alte temperature e forti gradienti termici, ad esempio in ambito aerospaziale o energetico, diventa possibile combinare una lega ad alta resistenza alla corrosione in superficie con una lega più tenace o più economica nelle zone meno sollecitate, riducendo sia il rischio di cricche sia i costi di materiale. Allo stesso modo, nel campo della riparazione di componenti di valore elevato, la testa multi‑materiale può depositare un materiale compatibile con il substrato per la ricostruzione strutturale e un secondo materiale ottimizzato per la resistenza all’usura o per la lavorazione meccanica, in un’unica sequenza di lavorazione.
Integrazione nel sistema AconityWIRE e architettura compatta del modulo
Il nuovo testa di saldatura è concepito come un modulo integrabile nella piattaforma AconityWIRE e beneficerà della stessa architettura modulare che contraddistingue le altre macchine Aconity3D, come AconityMINI e AconityMICRO nel campo LPBF. L’azienda sottolinea la compattezza del design, che consente di ridurre gli ingombri del gruppo di deposizione e di sfruttare meglio il volume di lavoro, facilitando l’adozione della tecnologia anche in celle di produzione automatizzate. La configurazione con guida coassiale del filo, già impiegata in progetti di ricerca sul 3DMetalWire, permette un deposito indipendente dalla direzione di movimento, facilitando traiettorie complesse su geometrie tridimensionali e l’accesso a zone difficili da raggiungere con soluzioni laterali.
Materiali lavorabili e combinazioni possibili
La tecnologia wire‑based di AconityWIRE è pensata per lavorare con una gamma ampia di leghe metalliche in filo, tra cui acciai, superleghe a base nichel come Inconel e leghe di rame ad alta conducibilità come CuCrZr, già utilizzate in collaborazione con partner come LEAP 71 per componenti di motori a razzo. In questo contesto, una testa a tre fili può essere configurata con combinazioni mirate, ad esempio acciaio inossidabile, Inconel e una lega a base rame per realizzare zone con proprietà termiche e meccaniche differenziate, oppure con varianti della stessa famiglia di leghe per modificare localmente la microstruttura e la resistenza alla fatica. La scelta dei materiali e delle strategie di commutazione tra i fili diventa un elemento progettuale, che richiede la collaborazione tra progettisti, metallurgisti e specialisti di processo per definire sequenze di deposizione compatibili dal punto di vista metallurgico e della gestione degli sforzi residui.
Applicazioni in ricerca e industria: dall’aerospazio all’energia
Aconity3D è già attiva in progetti e collaborazioni che riguardano componenti ad alte prestazioni per il settore aerospaziale e spaziale, come testimoniano i motori methalox e aerospike in lega di rame realizzati con LEAP 71 e partner di stampa come HBD e Aconity3D stessa. L’introduzione di un testa multi‑materiale per la tecnologia wire‑based amplia ulteriormente il portafoglio di soluzioni disponibili per motori, scambiatori di calore e strutture integrate che richiedono gradienti termici controllati, combinando leghe ottimizzate per la conduzione del calore con materiali progettati per la resistenza a fatica e alla corrosione. Allo stesso modo, nei settori energetico e impiantistico la capacità di depositare materiali differenti nella stessa sessione di costruzione può semplificare l’integrazione di rivestimenti resistenti all’usura o alla corrosione su strutture portanti, riducendo passaggi di lavorazione e tempi di fermo impianto rispetto a cicli tradizionali che prevedono più fasi di saldatura e trattamenti successivi.
Multi‑materiale nel portafoglio Aconity3D: continuità con LPBF e sviluppo software
L’interesse di Aconity3D per le applicazioni multi‑materiale non si limita alla tecnologia wire‑based: in passato l’azienda ha collaborato con Aerosint per esplorare soluzioni multi‑metal nel campo LPBF, basate su sistemi di distribuzione di polveri differenti nello stesso letto. Allo stesso tempo, strumenti software come il toolkit LPBF di Dyndrite includono supporto per le macchine Aconity3D, a conferma dell’attenzione dell’azienda verso flussi di lavoro avanzati che combinano definizione di strategie di esposizione complesse, gestione di parametri variabili e integrazione di dati di processo. La nuova testa multi‑materiale per AconityWIRE si inserisce in questa traiettoria, offrendo un tassello hardware che, in combinazione con software di progettazione generativa e controllo di processo, permette di pensare a componenti in cui composizione chimica, microstruttura e percorso del cordone siano gestiti in modo integrato.
Sfide di processo e prospettive di sviluppo
L’introduzione di un testa di saldatura multi‑materiale porta con sé anche un insieme di sfide di processo che riguardano la compatibilità metallurgica tra le leghe, la gestione delle diluizioni nel bagno di fusione e il controllo delle tensioni residue, aspetti noti anche in altre applicazioni multi‑metal in LPBF. La configurazione a tre fili offre flessibilità nella scelta delle combinazioni, ma richiede strategie di processo robuste, con parametri di potenza laser, velocità di avanzamento e sequenze di alimentazione calibrati per evitare zone di fragilità o transizioni troppo brusche tra materiali. In prospettiva, l’evoluzione del sistema potrà includere sensori dedicati per il monitoraggio in situ della composizione e della qualità del cordone, oltre all’integrazione con modelli numerici che aiutino a prevedere la distribuzione di temperatura e le microstrutture risultanti a seconda delle sequenze di fili impiegate.
Conclusione: ruolo di Aconity3D nel panorama del wire‑based metal AM
Con il nuovo testa di saldatura multi‑materiale per AconityWIRE, Aconity3D consolida il proprio ruolo di fornitore di sistemi di produzione additiva per metalli orientati alla ricerca applicata e alla personalizzazione industriale. L’estensione del 3D printing basato su filo verso configurazioni multi‑materiale offre ai progettisti e ai tecnologi uno strumento aggiuntivo per sviluppare componenti complessi con proprietà localmente ottimizzate, integrando in un unico processo funzioni che in precedenza richiedevano più fasi di lavorazione. In combinazione con le esperienze maturate dall’azienda nel multi‑metal LPBF e con le collaborazioni attive nel settore aerospaziale e delle applicazioni ad alte prestazioni, questo sviluppo suggerisce una progressiva convergenza tra hardware, software e know‑how di processo per sfruttare in modo più completo il potenziale della manifattura additiva metallica.
