Un accordo per portare AMiRIS nelle fabbriche giapponesi
Additive Assurance ha scelto NTT DATA XAM Technologies come distributore della piattaforma AMiRIS in Giappone. L’accordo riguarda la vendita, l’installazione, l’assistenza tecnica e la manutenzione del sistema destinato al controllo dei processi di stampa 3D in metallo mediante fusione laser a letto di polvere.
La collaborazione risponde a una necessità precisa: aiutare i produttori giapponesi a passare dalla sperimentazione e dalla prototipazione alla fabbricazione continuativa di componenti metallici, mantenendo sotto controllo la stabilità del processo e la documentazione di ogni costruzione.
Additive Assurance fornirà la tecnologia di monitoraggio e analisi, mentre NTT DATA XAM Technologies seguirà le attività sul territorio giapponese. NTT DATA XAM Technologies potrà inoltre integrare AMiRIS con le piattaforme di produzione additiva già distribuite e supportate dall’azienda, comprese le macchine di EOS GmbH e i sistemi personalizzati di AMCM GmbH.
La presenza di un partner locale non ha soltanto una funzione commerciale. I sistemi di controllo in-process richiedono configurazione, calibrazione, formazione degli operatori, gestione dei dati e collegamento con le procedure aziendali di qualità. NTT DATA XAM Technologies dovrà quindi trasformare le informazioni raccolte da AMiRIS in uno strumento utilizzabile all’interno dei processi produttivi dei clienti.
Il problema della qualità nella produzione additiva in metallo
La Laser Powder Bed Fusion, indicata con la sigla L-PBF, produce componenti metallici fondendo in modo selettivo sottili strati di polvere. Un laser segue le traiettorie definite dal file di produzione, crea il bagno di fusione e consolida il materiale. La piattaforma di costruzione si abbassa, viene depositato un nuovo strato di polvere e il ciclo viene ripetuto fino al completamento del pezzo.
Questo metodo permette di realizzare canali interni, strutture reticolari, componenti alleggeriti e geometrie difficili da ottenere con lavorazioni sottrattive, fusione o forgiatura. La libertà progettuale, tuttavia, non elimina le variabili di processo.
Distribuzione della polvere, flusso del gas, condizioni ottiche, potenza del laser, velocità di scansione, orientamento del componente e gestione termica possono influenzare il risultato. Un’anomalia può interessare una zona limitata del pezzo e diventare visibile soltanto dopo il completamento della costruzione.
Nella produzione di componenti per aerospazio, difesa, energia o dispositivi medici, non è sufficiente dimostrare che una macchina possa fabbricare un determinato oggetto. Il produttore deve documentare che il processo sia ripetibile, che le eventuali deviazioni siano identificabili e che ogni componente possa essere collegato ai dati della propria costruzione.
Le verifiche eseguite dopo la stampa, come tomografia computerizzata, analisi metallografiche, prove meccaniche e controlli dimensionali, restano fondamentali. Questi controlli intervengono però quando macchina, polvere, energia e tempo di produzione sono già stati impiegati. Se un difetto viene individuato soltanto al termine della catena produttiva, anche le operazioni di trattamento termico, rimozione dei supporti e lavorazione meccanica possono essere state eseguite su un componente destinato allo scarto.
Come funziona la piattaforma AMiRIS
AMiRIS è una soluzione hardware e software sviluppata da Additive Assurance per osservare la costruzione durante il funzionamento della macchina L-PBF.
La configurazione standard utilizza un gruppo di otto sensori nel vicino infrarosso. I sensori acquisiscono le emissioni generate dal bagno di fusione attraverso la finestra della camera di processo. L’architettura esterna permette di installare il sistema su diverse macchine senza intervenire in modo esteso sulla camera di costruzione.
I sensori lavorano nell’intervallo spettrale compreso tra 720 e 850 nanometri. La risoluzione spaziale dichiarata da Additive Assurance si colloca, in funzione della configurazione, tra 30 e 40 micrometri. L’obiettivo non è produrre un semplice video del processo, ma associare i segnali rilevati alle coordinate fisiche del piano di costruzione.
Il software di Additive Assurance analizza i dati strato per strato e crea una rappresentazione tridimensionale dell’andamento della costruzione. Gli algoritmi cercano variazioni termiche, discontinuità nelle tracce di fusione, spruzzi di materiale, deformazioni, problemi nella distribuzione della polvere e altri segnali che possono indicare condizioni non conformi.
Un segnale ottico anomalo non equivale automaticamente alla presenza di un difetto interno nel componente finito. Per utilizzare il monitoraggio come elemento di qualità, i produttori devono correlare i dati di AMiRIS con tomografie, sezioni metallografiche, prove sui materiali e risultati dimensionali. Questa fase permette di stabilire quali segnali siano significativi per una determinata macchina, una specifica lega e una particolare geometria.
Additive Assurance propone anche AMiRIS-LF, sviluppato per piattaforme di grande formato con aree di costruzione comprese indicativamente tra 400 e 600 millimetri. AMiRIS Inside è invece destinato ai costruttori di macchine che vogliono integrare sensori e software direttamente nell’architettura dei propri sistemi L-PBF.
Dai dati grezzi a una decisione di qualità
La quantità di informazioni prodotta dal monitoraggio può essere considerevole. Additive Assurance indica una generazione di dati vicina a 30 megabyte per centimetro cubo di volume costruito, con variazioni legate alla macchina e alla configurazione utilizzata.
Raccogliere immagini e segnali non è quindi sufficiente. Le aziende devono definire criteri di accettazione, livelli di allarme, responsabilità degli operatori e modalità di archiviazione. Devono inoltre stabilire quali anomalie richiedano l’interruzione della costruzione, quali possano essere sottoposte a verifica e quali rientrino nella normale variabilità del processo.
Un possibile metodo consiste nel confrontare ogni produzione con una costruzione di riferimento già qualificata. Le differenze rispetto al profilo considerato stabile possono aiutare a identificare derive della macchina, cambiamenti nella distribuzione termica o problemi ricorrenti in una determinata zona del piano di lavoro.
Questo approccio può essere applicato anche a parchi macchine distribuiti in sedi differenti. Quando i dati sono raccolti e interpretati con criteri coerenti, il produttore può confrontare il comportamento di più sistemi e valutare se una procedura qualificata venga riprodotta in modo compatibile.
AMiRIS può essere utilizzato attraverso infrastrutture cloud oppure installato all’interno della rete aziendale. La configurazione locale è rilevante per i produttori che operano con dati soggetti a vincoli di riservatezza, proprietà intellettuale, sicurezza industriale o controllo delle esportazioni.
Il ruolo di NTT DATA XAM Technologies
NTT DATA XAM Technologies dispone di un’esperienza nel mercato giapponese della produzione additiva che precede la costituzione dell’attuale società. Le attività dell’azienda derivano dalla divisione Additive Manufacturing di NTT DATA Engineering Systems, dalla quale NTT DATA XAM Technologies è stata separata nel 2020.
La storia commerciale con EOS GmbH risale al 1993, anno in cui la struttura da cui deriva NTT DATA XAM Technologies iniziò a distribuire in Giappone i sistemi EOS. Dal 2009, NTT DATA XAM Technologies ha ampliato le attività di ricerca e sviluppo dedicate alla produzione additiva in metallo.
NTT DATA XAM Technologies non opera soltanto come rivenditore di macchine. Attraverso il servizio AMbition, NTT DATA XAM Technologies offre selezione delle applicazioni, progettazione per la produzione additiva, sviluppo di materiali e parametri, prototipazione, produzione, post-processo, ispezione e garanzia della qualità.
Le attività di produzione additiva di NTT DATA XAM Technologies per aerospazio e difesa sono comprese in un sistema di gestione certificato JIS Q 9100, standard giapponese tecnicamente equivalente ad AS9100D ed EN 9100. Questo elemento è importante perché l’introduzione di AMiRIS dovrà confrontarsi con procedure di qualità già formalizzate e con requisiti di tracciabilità propri dei settori regolamentati.
Il portafoglio di applicazioni pubblicato da NTT DATA XAM Technologies comprende progetti collegati a JAXA, Mitsubishi Heavy Industries, Toyota Industries, Osaka University e Nakashima Healthforce. Le esperienze spaziano dai componenti per motori e sistemi aerospaziali alle attrezzature industriali e agli impianti medicali.
L’integrazione con EOS e AMCM
La possibilità di collegare AMiRIS ai sistemi di EOS GmbH e AMCM GmbH è uno degli aspetti centrali dell’accordo.
EOS GmbH dispone di una base installata nel settore L-PBF e propone piattaforme utilizzate per applicazioni industriali in leghe di alluminio, titanio, nichel, acciaio e cobalto-cromo. AMCM GmbH, società collegata a EOS GmbH, sviluppa versioni modificate e macchine di grande formato destinate a requisiti produttivi specifici.
La gamma standard di AMiRIS è compatibile con sistemi come EOS M 270, EOS M 280 ed EOS M 290. AMiRIS-LF può essere configurato per piattaforme come EOS M 400 e per alcune soluzioni AMCM. L’integrazione commerciale e tecnica curata da NTT DATA XAM Technologies può ridurre la distanza tra la macchina, il monitoraggio e il sistema di qualità utilizzato dal cliente.
Il lavoro più complesso non consiste nel montaggio dei sensori. Ogni installazione richiede la mappatura delle coordinate, la definizione delle condizioni di riferimento, la valutazione delle leghe utilizzate e la correlazione tra segnali ottici e caratteristiche del componente. NTT DATA XAM Technologies dovrà accompagnare i clienti anche in questa fase.
La strategia industriale di Additive Assurance
Additive Assurance è nata nel 2019 come spin-off della Monash University, in Australia. La tecnologia deriva dal lavoro di Marten Jurg e Andrey Molotnikov sulla fisica del bagno di fusione e sull’analisi dei dati generati durante la produzione additiva.
L’accordo con NTT DATA XAM Technologies si inserisce in una strategia basata sia sull’installazione di AMiRIS su macchine esistenti sia sull’integrazione con i costruttori di sistemi L-PBF.
Additive Assurance ha avviato con Nikon SLM Solutions AG un progetto per integrare AMiRIS Inside nella piattaforma NXG a dodici laser. L’attività affronta un problema rilevante per le macchine multilaser: osservare l’intera area di costruzione e distinguere il comportamento delle diverse sorgenti durante produzioni di grandi dimensioni.
Additive Assurance collabora anche con Additive Industries B.V. per applicare AMiRIS-LF alle piattaforme MetalFAB. Il lavoro con Nikon SLM Solutions AG e Additive Industries B.V. indica che Additive Assurance intende rendere il monitoraggio utilizzabile sia come retrofit sia come componente nativo della macchina.
Quali effetti può produrre l’accordo in Giappone
Per Additive Assurance, la collaborazione con NTT DATA XAM Technologies offre accesso a clienti giapponesi che utilizzano già macchine industriali, servizi di sviluppo applicativo e processi di qualità strutturati.
Per NTT DATA XAM Technologies, AMiRIS aggiunge un livello di controllo che si colloca tra la macchina di produzione e le verifiche eseguite sul componente finito. I dati potranno essere utilizzati per analizzare le costruzioni, confrontare produzioni successive, individuare derive e preparare documentazione tecnica più completa.
L’accordo non elimina la necessità delle prove distruttive e non distruttive. Il valore industriale dipenderà dalla capacità di dimostrare correlazioni affidabili tra le anomalie osservate durante la fusione e le proprietà effettive dei componenti.
Anche le norme internazionali sulla qualificazione dei siti di produzione additiva, come ISO/ASTM 52920, richiedono un controllo esteso all’intero processo. Materiali, macchina, personale, parametri, operazioni successive e documentazione devono essere gestiti come parti dello stesso sistema produttivo. Il monitoraggio in-process può rafforzare questo sistema, ma non può sostituirlo.
La collaborazione tra Additive Assurance e NTT DATA XAM Technologies sarà quindi valutata sulla base delle installazioni operative: capacità di identificare deviazioni significative, riduzione delle costruzioni non conformi, integrazione con le procedure dei clienti e qualità della documentazione generata. È su questi risultati che si misurerà il contributo di AMiRIS alla produzione additiva in metallo in Giappone.
