DAIHEN presenta ArcBuilder 3D per la produzione additiva di grandi componenti metallici
DAIHEN Corporation entra nel settore della produzione additiva metallica con ArcBuilder 3D, un sistema basato sulla tecnologia WAAM pensato per costruire componenti di grandi dimensioni partendo da filo metallico.
Il produttore giapponese non si limiterà alla vendita dell’impianto. Accanto alla macchina, DAIHEN ha predisposto un servizio di produzione conto terzi attraverso il quale le aziende potranno affidare la realizzazione di prototipi, parti singole e piccoli lotti senza acquistare immediatamente un sistema completo.
La proposta si rivolge soprattutto ai settori nei quali vengono utilizzati pezzi metallici grandi, pesanti o costosi da ottenere con fusione e lavorazioni sottrattive. Tra gli ambiti indicati dall’azienda figurano cantieristica navale, energia, macchine per costruzioni, impianti industriali e industria aerospaziale.
Dalla saldatura robotizzata alla stampa 3D metallica
DAIHEN è un gruppo industriale con sede a Osaka, attivo nella produzione di apparecchiature per saldatura, robot industriali, sistemi per l’automazione e tecnologie destinate alle infrastrutture elettriche.
ArcBuilder 3D nasce dall’integrazione di due competenze già presenti all’interno dell’azienda: la gestione dell’arco elettrico e il controllo del movimento robotizzato.
Il sistema utilizza un braccio robotico che sposta una torcia lungo traiettorie calcolate a partire dal modello CAD. Un filo metallico viene alimentato nella zona di lavoro, fuso attraverso l’arco elettrico e depositato in cordoni sovrapposti.
Strato dopo strato, il materiale forma una geometria tridimensionale che viene successivamente sottoposta, quando necessario, a fresatura, tornitura, trattamenti termici o finiture superficiali.
Questa famiglia di processi viene indicata come Wire Arc Additive Manufacturing, abbreviata in WAAM. Dal punto di vista della classificazione più generale, rientra nella Directed Energy Deposition, o DED, perché il materiale viene fornito e fuso direttamente nel punto in cui deve essere depositato.
Perché utilizzare il filo invece della polvere metallica
Il WAAM non deve essere considerato un sostituto diretto di tutti i sistemi di stampa 3D metallica.
Le tecnologie Powder Bed Fusion, nelle quali un laser o un fascio di elettroni fonde sottili strati di polvere, restano più adatte alla produzione di particolari piccoli e complessi, con pareti sottili, canali interni e livelli elevati di dettaglio.
Il processo a filo e arco lavora invece con cordoni più grandi. La risoluzione è inferiore e la superficie grezza richiede spesso lavorazioni meccaniche, ma la quantità di metallo depositata nell’unità di tempo può essere molto più elevata.
Secondo DAIHEN, i sistemi WAAM possono raggiungere velocità di costruzione da alcune volte a decine di volte superiori rispetto alla fusione a letto di polvere, soprattutto nella produzione di pezzi voluminosi. Il filo è inoltre più facile da maneggiare rispetto alle polveri fini e riduce parte degli oneri legati allo stoccaggio, alla contaminazione e alla sicurezza degli operatori.
Per questo motivo la tecnologia risulta interessante per componenti come eliche, serbatoi, ugelli, collettori, pale, strutture navali, parti di macchine e semilavorati destinati a successive operazioni di asportazione.
L’obiettivo non è sempre stampare una parte già pronta all’uso. In molti casi il vantaggio consiste nel costruire una preforma vicina alla geometria finale, lasciando alle macchine utensili il compito di ottenere tolleranze, fori, superfici di accoppiamento e finiture precise.
Il problema dell’apporto termico
La deposizione attraverso arco elettrico consente di trasferire grandi quantità di materiale, ma introduce anche una quantità significativa di calore.
Se il processo non viene controllato correttamente, il pezzo può deformarsi, accumulare tensioni residue o presentare differenze nella geometria tra una zona e l’altra. Anche la temperatura dello strato precedente influenza la forma e la stabilità del cordone successivo.
Le pause necessarie per raffreddare il componente possono inoltre ridurre la produttività effettiva.
ArcBuilder 3D affronta questo problema attraverso la tecnologia proprietaria di DAIHEN denominata AC Synchronous Wire Feed, che può essere tradotta come alimentazione sincronizzata del filo in corrente alternata.
Il sistema coordina il movimento del filo con la forma d’onda della corrente di saldatura. L’obiettivo è mantenere un’elevata quantità di materiale depositato limitando l’energia termica trasmessa al componente.
Secondo i dati comunicati dal produttore, questa soluzione consente di aumentare l’efficienza di deposizione del 24% rispetto alla tecnologia di saldatura convenzionale utilizzata come riferimento da DAIHEN. La riduzione del calore dovrebbe anche abbreviare i tempi di raffreddamento e limitare difetti come collassi locali, eccessiva fusione e perdita di forma.
Il dato del 24% non indica quindi che ArcBuilder 3D sia più veloce del 24% rispetto a qualsiasi altra macchina WAAM presente sul mercato. Il confronto dichiarato dall’azienda riguarda il proprio processo di saldatura convenzionale.
Acciaio, inox e leghe di alluminio
DAIHEN ha sviluppato profili di saldatura differenti in base al materiale utilizzato.
ArcBuilder 3D è indicato per lavorare acciai, acciai inossidabili e leghe di alluminio. La possibilità di modificare la forma d’onda della corrente, la velocità di avanzamento, l’alimentazione del filo e i parametri termici permette di adattare il processo alle diverse caratteristiche metallurgiche.
L’alluminio, per esempio, richiede una gestione differente rispetto all’acciaio a causa della sua elevata conducibilità termica, della presenza dello strato superficiale di ossido e della maggiore sensibilità di alcune leghe alla porosità.
Anche nel caso dell’acciaio inossidabile occorre controllare la sequenza di deposizione e l’accumulo di calore per evitare alterazioni delle proprietà e distorsioni eccessive.
ArcBuilder 3D non elimina queste problematiche, ma cerca di affrontarle integrando sorgente di saldatura, alimentazione del filo, robot e software all’interno di un unico sistema.
Il software genera i percorsi del robot
Uno degli ostacoli all’impiego industriale del WAAM è la programmazione.
Produrre una geometria complessa non significa soltanto trasformare un modello tridimensionale in una serie di strati. Il software deve stabilire l’orientamento della torcia, l’angolo di deposizione, la posizione del robot, la sequenza dei cordoni e i movimenti necessari per evitare collisioni o configurazioni non raggiungibili.
Un componente di grandi dimensioni può richiedere migliaia di istruzioni robotiche. La creazione manuale dei programmi renderebbe il processo lungo e dipendente dall’esperienza del singolo operatore.
ArcBuilder 3D integra quindi un software dedicato che elabora i dati CAD e genera automaticamente le traiettorie di deposizione. Il programma considera sia la forma del pezzo sia la postura e i movimenti del braccio robotico.
L’automazione non significa che ogni file CAD possa essere inviato direttamente alla macchina senza alcun intervento tecnico. Rimangono necessarie valutazioni sulla suddivisione degli strati, sulle aree di supporto, sulla dissipazione termica, sulle deformazioni previste e sulle lavorazioni successive.
Il software riduce però la quantità di programmazione manuale necessaria per trasformare una geometria digitale in un ciclo robotizzato.
Gli esempi prodotti da DAIHEN
DAIHEN ha mostrato diversi componenti dimostrativi costruiti con ArcBuilder 3D.
Tra questi figura un ugello per razzo in acciaio dolce con un diametro di uscita di 400 millimetri e una lunghezza complessiva di 500 millimetri. Il tempo di produzione dichiarato, comprese le fasi di raffreddamento, è di 27 ore.
Un’elica in acciaio dolce con pale lunghe 150 millimetri è stata prodotta in 15 ore.
L’azienda ha inoltre costruito un collettore in acciaio inossidabile del diametro di 50 millimetri e alto 400 millimetri, con un tempo di deposizione di quattro ore.
Un altro esempio riguarda la vite di un frantumatore. Il componente presenta un’altezza del filetto di 75 millimetri e una lunghezza utile di 630 millimetri. La costruzione, comprensiva del raffreddamento, ha richiesto 30 ore.
Per mostrare la possibilità di lavorare leghe leggere, DAIHEN ha prodotto anche un serbatoio per propellente destinato al settore spaziale, realizzato in lega di alluminio. Il pezzo misura 200 millimetri di diametro e 400 millimetri di altezza ed è stato costruito in sette ore.
Questi esempi non sono equivalenti a una qualifica finale per impieghi aerospaziali o navali. Servono però a illustrare le geometrie, i materiali e le dimensioni che il produttore intende affrontare.
Un servizio conto terzi per provare il WAAM
La vendita di una macchina WAAM pone alle aziende una domanda concreta: come stabilire se il processo è adatto ai propri componenti prima di sostenere l’investimento?
DAIHEN ha affiancato ad ArcBuilder 3D un servizio di produzione conto terzi proprio per ridurre questa barriera.
Il cliente può presentare il modello tridimensionale della parte da produrre. Gli specialisti di DAIHEN verificano la geometria, scelgono i parametri di deposizione, preparano il ciclo di lavoro e realizzano il componente.
Il servizio copre il percorso dalla consultazione iniziale fino alla produzione, al controllo e alla consegna. È possibile richiedere anche un solo pezzo, caratteristica utile per prototipi, studi di fattibilità o componenti sostitutivi difficili da reperire.
Questa formula permette di verificare diversi aspetti prima dell’acquisto dell’impianto: quantità di materiale utilizzato, tempo di costruzione, deformazioni, lavorazioni meccaniche necessarie, proprietà metallurgiche e costo effettivo del pezzo.
La produzione conto terzi può essere utilizzata anche da aziende che non intendono acquistare una macchina. Un’impresa che necessita di pochi componenti all’anno potrebbe preferire l’esternalizzazione, evitando di organizzare internamente personale, programmazione, manutenzione e controllo del processo.
Un modello commerciale basato su macchina e servizio
La combinazione tra vendita dell’impianto e produzione conto terzi mostra che DAIHEN non considera ArcBuilder 3D come una macchina isolata.
Il produttore cerca di costruire un’attività che comprenda studio di fattibilità, impostazione dei parametri, realizzazione dei pezzi e supporto all’industrializzazione.
Il prezzo indicativo comunicato per ArcBuilder 3D è di 75 milioni di yen, tasse escluse, con possibili variazioni in base alla configurazione. Le ordinazioni sono state aperte il 29 maggio 2026 e l’obiettivo commerciale iniziale è di 20 sistemi all’anno.
La cifra dimostra che si tratta di un impianto industriale destinato a utilizzatori con applicazioni ben definite. Il costo della macchina deve essere valutato insieme agli strumenti per la preparazione e il fissaggio dei pezzi, agli eventuali sistemi di monitoraggio, alle attrezzature di lavorazione meccanica e alle competenze richieste.
DAIHEN punta prima allo sviluppo del mercato giapponese, per poi estendere l’attività in Europa e negli Stati Uniti. L’azienda ha fissato per il 2030 un obiettivo di fatturato pari a 10 miliardi di yen per questa nuova area di attività.
Dove può essere conveniente ArcBuilder 3D
Il processo può risultare interessante quando il componente presenta dimensioni elevate e deve essere prodotto in quantità ridotte.
Un’elica navale, una parte di turbina, un collettore speciale o una vite industriale possono richiedere modelli di fonderia, stampi e lunghe lavorazioni da pieno. Se il numero di pezzi è limitato, il costo delle attrezzature incide in maniera significativa.
Il WAAM può evitare parte di queste attrezzature e costruire il pezzo direttamente dal modello digitale.
Un altro campo di applicazione riguarda la riparazione. Un sistema DED può depositare materiale su una parte esistente, ricostruendo una zona usurata o aggiungendo una nuova geometria. DAIHEN non ha presentato ArcBuilder 3D esclusivamente come macchina per la riparazione, ma la struttura robotizzata e la tecnologia di deposizione possono prestarsi anche a questo tipo di lavorazione, dopo lo sviluppo degli opportuni cicli.
La convenienza diminuisce invece quando servono superfici già finite, tolleranze molto strette senza lavorazioni successive o dettagli piccoli. In questi casi, altre tecnologie additive o i processi tradizionali possono risultare più adatti.
La qualità dipenderà dall’intera catena produttiva
La velocità di deposizione costituisce soltanto una parte della produttività.
Dopo la costruzione occorre spesso rimuovere il pezzo dalla piastra, sottoporlo a distensione termica, controllarlo e lavorarlo con macchine utensili. Nei settori regolamentati possono servire analisi metallografiche, controlli non distruttivi e procedure di qualificazione.
Anche la progettazione deve tenere conto del sovrametallo necessario per la finitura. Depositare troppo materiale aumenta tempi e costi; depositarne troppo poco può rendere impossibile ottenere le misure finali.
Il risultato dipende quindi dall’integrazione tra progettazione, deposizione, controllo termico, metrologia e lavorazione meccanica.
La proposta di DAIHEN appare significativa proprio perché arriva da un’azienda con esperienza nella saldatura robotizzata. La qualità di un processo WAAM è infatti strettamente legata alla stabilità dell’arco, alla precisione dell’alimentazione del filo e alla ripetibilità del movimento.
Un ingresso industriale nel mercato WAAM
ArcBuilder 3D segna l’ingresso diretto di DAIHEN nel mercato della produzione additiva metallica.
L’azienda non parte dalla costruzione di stampanti 3D da laboratorio, ma dalle tecnologie di saldatura e automazione già utilizzate negli impianti produttivi. La macchina viene quindi proposta come estensione della produzione robotizzata verso la costruzione additiva di grandi parti.
Il nuovo servizio conto terzi completa questa impostazione, permettendo alle imprese di partire da una prova concreta anziché dall’acquisto immediato dell’attrezzatura.
Resta da verificare come ArcBuilder 3D si confronterà con i sistemi WAAM già presenti sul mercato in termini di controllo geometrico, monitoraggio del bagno di fusione, proprietà meccaniche, gestione delle deformazioni e integrazione con la lavorazione sottrattiva.
Il progetto mostra però una direzione precisa: portare la deposizione a filo e arco fuori dalla sola sperimentazione e inserirla in una filiera industriale composta da software, robot, sorgente di saldatura, assistenza tecnica e produzione su commessa.
Per le aziende che realizzano componenti metallici di grandi dimensioni, la possibilità di ordinare un primo pezzo a DAIHEN potrebbe essere importante quanto la disponibilità della macchina. Prima di valutare un investimento da decine di milioni di yen, sarà infatti possibile misurare sul proprio componente tempi, qualità, sovrametallo e costi delle lavorazioni successive.
Dati principali di ArcBuilder 3D
| Voce | Dato |
|---|---|
| Produttore | DAIHEN Corporation |
| Nome del sistema | ArcBuilder 3D |
| Tecnologia | WAAM – Wire Arc Additive Manufacturing |
| Categoria di processo | Directed Energy Deposition |
| Materiale di alimentazione | Filo metallico |
| Fonte di energia | Arco elettrico |
| Sistema di movimentazione | Robot industriale |
| Materiali indicati | Acciaio, acciaio inossidabile, leghe di alluminio |
| Prezzo indicativo | 75 milioni di yen, tasse escluse |
| Apertura ordini | 29 maggio 2026 |
| Obiettivo iniziale | 20 sistemi all’anno |
| Servizio aggiuntivo | Produzione conto terzi e realizzazione di pezzi su richiesta |
Come funziona il processo WAAM
| Fase | Descrizione |
|---|---|
| Preparazione del modello | Il componente viene progettato o importato in formato CAD |
| Generazione dei percorsi | Il software calcola traiettorie, strati e movimenti del robot |
| Alimentazione del materiale | Il filo metallico viene portato verso la torcia |
| Fusione | L’arco elettrico fonde il filo nel punto di deposizione |
| Deposizione | Il metallo viene depositato in cordoni sovrapposti |
| Raffreddamento | Il componente viene raffreddato durante o dopo la costruzione |
| Finitura | Il pezzo può essere fresato, tornito o rettificato |
| Controllo | Vengono verificate geometria, qualità e proprietà del materiale |
Esempi di componenti prodotti da DAIHEN
| Componente | Materiale | Dimensioni principali | Tempo dichiarato |
|---|---|---|---|
| Ugello per razzo | Acciaio dolce | Diametro 400 mm, lunghezza 500 mm | 27 ore |
| Elica | Acciaio dolce | Pale lunghe 150 mm | 15 ore |
| Collettore | Acciaio inossidabile | Diametro 50 mm, altezza 400 mm | 4 ore |
| Vite per frantumatore | Acciaio | Altezza filetto 75 mm, lunghezza 630 mm | 30 ore |
| Serbatoio per propellente | Lega di alluminio | Diametro 200 mm, altezza 400 mm | 7 ore |
Vantaggi e limiti del WAAM
| Aspetto | Vantaggio | Limite |
|---|---|---|
| Velocità | Elevata quantità di materiale depositato | Minore precisione rispetto al Powder Bed Fusion |
| Dimensioni | Adatto a componenti grandi | Richiede ampi spazi di lavoro |
| Materiale | Utilizza filo metallico facile da gestire | La scelta dei fili qualificati può essere limitata |
| Costi | Riduce l’uso di polveri e stampi | L’investimento iniziale resta elevato |
| Geometria | Consente di produrre preforme vicine alla forma finale | I dettagli piccoli sono difficili da ottenere |
| Sicurezza | Minori problemi di gestione rispetto alle polveri fini | Restano rischi legati ad arco, calore e fumi |
| Finitura | Riduce il materiale da asportare rispetto al pieno | Richiede spesso fresatura o tornitura finale |
| Produzione | Adatto a pezzi singoli e piccoli lotti | Meno conveniente per grandi serie standardizzate |
Confronto tra WAAM e fusione a letto di polvere
| Caratteristica | WAAM | Powder Bed Fusion |
|---|---|---|
| Materiale di partenza | Filo metallico | Polvere metallica |
| Fonte energetica | Arco elettrico | Laser o fascio di elettroni |
| Velocità di deposizione | Alta | Più bassa |
| Dimensione dei pezzi | Grande | Piccola o media |
| Risoluzione | Media o bassa | Alta |
| Finitura superficiale | Grezza | Più precisa |
| Lavorazioni successive | Quasi sempre necessarie | Spesso necessarie, ma meno estese |
| Costo del materiale | Generalmente inferiore | Più elevato |
| Gestione del materiale | Relativamente semplice | Richiede maggiore controllo delle polveri |
| Applicazioni tipiche | Navale, energia, grandi strutture, riparazioni | Aerospazio, medicale, componenti complessi |
Settori di applicazione
| Settore | Possibili applicazioni |
|---|---|
| Cantieristica navale | Eliche, strutture, raccordi e componenti di grandi dimensioni |
| Energia | Pale, collettori, ugelli e parti per impianti |
| Aerospazio | Serbatoi, strutture e preforme metalliche |
| Macchine industriali | Viti, alberi, supporti e componenti speciali |
| Costruzioni | Parti strutturali e componenti metallici personalizzati |
| Manutenzione | Ricostruzione di zone usurate e aggiunta di materiale |
| Ricambi | Produzione di pezzi fuori catalogo o difficili da reperire |
| Prototipazione | Realizzazione di componenti metallici in piccole quantità |
Quando può convenire ArcBuilder 3D
| Situazione | Valutazione |
|---|---|
| Pezzo molto grande | Particolarmente adatto |
| Produzione di un solo componente | Potenzialmente conveniente |
| Piccola serie | Adatto |
| Necessità di ridurre gli scarti | Interessante rispetto alla lavorazione dal pieno |
| Geometrie con dettagli molto piccoli | Poco adatto |
| Tolleranze molto strette senza finitura | Non adatto |
| Componente da lavorare successivamente | Adatto |
| Produzione di massa | Da valutare caso per caso |
| Riparazione di parti metalliche | Potenzialmente adatto |
| Necessità di provare la tecnologia | Utilizzabile tramite il servizio conto terzi |