AIM Sweden crea una soluzione di utensili stampati in 3D per contenitori in fibra modellata
Un team di ricercatori e ingegneri del produttore di componenti medicali e industriali AIM Sweden ha sfruttato la tecnologia di stampa 3D di GE Additive per produrre contenitori per alimenti e bevande in carta sostenibili da fibre di cellulosa rinnovabili per una gamma di nuovi usi, come contenitori per bevande pressurizzati e durevoli contenitori per alimenti, che attualmente vengono creati utilizzando plastica monouso.
Uno spin-off commerciale della Mid Sweden University di Östersund, AIM Sweden si affida alla tecnologia EBM (electron beam melting) per creare prodotti con strutture complesse nel suo tentativo di reimmaginare il futuro della produzione per il bene del pianeta. Negli ultimi cinque anni, l’azienda innovativa ha utilizzato la sua esperienza e tre sistemi GE Additive per sviluppare stampi perforati stampati in 3D all’avanguardia che affrontano le sfide uniche di trasformare la polpa umida e fibrosa in contenitori di fibra modellata di nuova generazione con resistenza migliorata, più sottili pareti e la capacità di contenere liquidi e grassi.
Questi nuovi concetti di utensili stampati in 3D, nonché i metodi per modellarli e produrli, hanno suscitato l’interesse dell’industria della pasta di legno e degli imballaggi , che è alla ricerca di nuove soluzioni in grado di risolvere sfide ambientali più ampie. Gli imballaggi in fibra stampata sono già emersi come una soluzione ecologica e biodegradabile ideale per imballaggi primari e secondari di alimenti e bevande e beni elettronici durevoli di consumo, e AIM Sweden sta cercando di potenziare il processo di produzione.
Consumatori, organizzazioni e paesi di tutto il mondo stanno già indirizzando le abitudini di consumo in una direzione più sostenibile ei governi guardano sempre più alla regolamentazione per aiutare a ripulire l’ambiente. Soprattutto se si considera che, attualmente, il mondo produce oltre 300 milioni di tonnellate di plastica ogni anno, il 50% delle quali è monouso e si prevede che raddoppi nuovamente nei prossimi 20 anni. L’imballaggio in plastica è la più grande applicazione, attualmente rappresenta il 26% del volume totale di plastica utilizzata. Gli esperti suggeriscono che, a meno che non riduciamo drasticamente la produzione e lo scarico di plastica, entro il 2050 gli oceani potrebbero avere più plastica che pesce, guardando a un triste futuro con un grave disastro ambientale che potrebbe diventare irreversibile.
La plastica è impossibile da evitare. È ovunque, nei vestiti, nei giocattoli, nei contenitori, persino il chewing gum è fatto di plastica. La plastica non è solo inevitabile oggi, ma è quasi impossibile da riciclare, finendo nelle discariche o bruciata negli inceneritori e diventando una delle principali fonti di inquinamento atmosferico. Ma un maggiore riciclaggio non risolverà l’inquinamento da plastica e nemmeno il passaggio da un imballaggio all’altro non servirà a nulla.
Invece, i prodotti a base di fibre vengono considerati una vera alternativa in quanto sono basati su materie prime rinnovabili, sono riciclabili e possono essere compostati, quindi non finiscono per sporcare l’ambiente marino. Tuttavia, ad oggi, non sono stati in grado di fornire la rigidità, l’impermeabilità e la competitività in termini di costi delle loro controparti in plastica. Infatti, nel processo di fabbricazione dei prodotti in fibra stampata, è necessario fermare frequentemente la linea di produzione per la manutenzione. Ad esempio, gli strumenti di formatura necessari per produrre vassoi per uova comuni si intasano facilmente, richiedendo frequenti pulizie e riparazioni, con conseguenti tempi di fermo della produzione significativi. Inoltre, la produzione di stampi convenzionali richiede una notevole quantità di operazioni e manodopera manuali, il che lo rende dispendioso in termini di tempo e costoso.
Con il supporto delle macchine EBM di GE Additive per produrre gli stampi, AIM Sweden ha il potenziale per diventare un punto di svolta nel settore dell’imballaggio dei beni di consumo. I nuovi strumenti di modellatura stampati in 3D dell’azienda sono più economici, più efficienti e hanno un’aspettativa di vita più lunga.
Il direttore tecnico di AIM, Axel Bergström, ha affermato che tutto è iniziato dopo che alcuni clienti hanno iniziato a chiedere informazioni sugli strumenti di formatura per fibra stampata. L’azienda realizzò i primi stampi che erano completamente funzionali, ma fu presto sfidata a migliorare la funzionalità aumentando la risoluzione e creando fori di perforazione ancora più piccoli che erano distribuiti in modo più uniforme.
“Aumentare la risoluzione della perforazione su una superficie 3D complessa è stata una sfida geometrica che ha spinto i limiti dell’attuale tecnologia e know-how di stampa additiva”, ha descritto Bergström. “Il team di GE Additive a Göteborg ha fornito un corso di formazione avanzato che è stato determinante per il lavoro di sviluppo del processo che abbiamo successivamente svolto. Ora possiamo utilizzare le nostre macchine EBM in modo più efficiente e costruire skin in titanio ad alta risoluzione più o meno prive di supporto “.
La collaborazione ha permesso ad AIM Sweden di sviluppare una soluzione di utensili completamente nuova, nonché una strategia di costruzione EBM ottimizzata per produrre stampi estremamente sottili e altamente impilabili con strutture di supporto minime o assenti, riducendo significativamente i tempi di produzione. Ma questo è solo l’inizio, l’azienda ha indicato che questi stampi ora rendono praticabile la progettazione e l’ottimizzazione della porosità foro per foro, compresa la posizione, le dimensioni, la forma e l’angolo con una qualità costante, consentendo di utilizzare la fibra stampata in modi mai ritenuti possibili.
Come la maggior parte delle tecnologie additive, l’EBM è un processo sostenibile ed efficiente dal punto di vista energetico che, rispetto alle tecniche convenzionali, riduce gli sprechi utilizzando solo i materiali necessari. Già attiva ed esperta nella produzione di componenti ortopedici e industriali in metallo e plastica, AIM Sweden ha utilizzato i sistemi EBM di GE Additive Arcam – Q20plus e Q10plus – per produrre componenti medicali e industriali in metallo e plastica. Ora vengono utilizzati per sviluppare il nuovo concetto di utensili dell’azienda per la produzione di contenitori in fibra stampata di nuova generazione progettati per avere un impatto positivo sull’ambiente.
“Immagina se potessimo cambiare tutte le tazzine di caffè del mondo in fibre di cellulosa rinnovabile”, ha riflettuto Stefan Thundal, Chief Commercial Officer di AIM Sweden. “Fino ad ora questo è stato un sogno irrealizzabile, ma abbiamo sempre più prove che i nostri strumenti fabbricati additivi per prodotti in fibra stampata presentano vantaggi significativi rispetto agli utensili tradizionali. Con la nostra soluzione vediamo anche l’opportunità di aggiornare le linee di produzione esistenti con strumenti di formatura stampati in 3D, raggiungendo una gamma più ampia di clienti. E le tazze da caffè sarebbero solo l’inizio. Ogni piccola cosa ci aiuta a diventare tutti più sostenibili “.
