FutureAM, progetto principale di Fraunhofer, vuole rendere la stampa 3D metallica adatta per l’uso industriale
Accelerare la produzione additiva di componenti metallici di almeno un fattore 10 – con questo obiettivo in mente, il progetto principale di Fraunhofer “futureAM – Next Generation Additive Manufacturing ” è iniziato nel 2017 . Entro la fine del progetto nel novembre 2020, sei istituti Fraunhofer avevano raggiunto congiuntamente progressi tecnologici nella tecnologia dei sistemi, nei materiali e nella gestione dei processi, nonché nella digitalizzazione continua, aumentando così l’efficienza e l’economicità della produzione additiva in metallo lungo l’intera catena di processo.
Le attività di FutureAM si concentrano da un lato sulla visione olistica della creazione di valore fisico e digitale dagli ordini in arrivo al componente metallico stampato in 3D finito, dall’altro lato sul salto in una nuova generazione di tecnologia di produzione additiva. Il Virtual Lab, che raggruppa digitalmente le competenze e rende trasparente l’intero processo di AM per tutti i partner coinvolti, gioca un ruolo importante. “Siamo ora sulla soglia dell’implementazione industriale”, afferma Christian Tenbrock, capogruppo presso il Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT e project manager futureAM. “L’esperienza acquisita congiuntamente deve ora essere trasferita all’applicazione industriale”.
Virtual Lab riunisce le competenze
Una delle sfide principali in futureAM è stata l’interazione tra istituti di tutti i partecipanti, alcuni dei quali coprono aree molto diverse dell’intera catena del processo. Il Virtual Lab ha dimostrato il suo valore come piattaforma digitale che garantisce lo scambio di informazioni tra tutte le aree di attività e gli attori AM. In questo contesto, il Fraunhofer Institute for Additive Production Technologies IAPT, ad esempio, ha sviluppato un’ampia varietà di strumenti software per la progettazione di componenti AM. In questo modo vengono creati strumenti di simulazione basati sul web per l’AM in metallo con cui anche i principianti possono lavorare.
Componenti multimateriale senza successiva giunzione
Nel campo di attività “Materiali”, il Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS ha studiato quali materiali possono essere combinati in un componente e quali problemi sorgono. Tra le altre cose, i Dresdeners si sono occupati dell’ampliamento della gamma di materiali ad alta temperatura lavorabili additivamente che possono essere utilizzati e hanno studiato come questi possono essere combinati in una costruzione multi-materiale. L’interazione della deposizione di materiale laser ( LMD) e intelligenza artificiale (AI): con l’aiuto dell’analisi del processo supportata dall’IA, è possibile analizzare un’ampia varietà di fattori di influenza e ottimizzare il processo di produzione. Il Fraunhofer IWS dimostra quanto questo funzioni già bene con componenti multimateriali in nichel e alluminio. A seconda dei requisiti dei componenti, i ricercatori aggiungono opzionalmente un terzo o un quarto elemento per adattare le proprietà esattamente alla rispettiva applicazione.
Componente in formato XXL: decollo con un fattore 10
Gli scienziati del Fraunhofer ILT di Aquisgrana hanno sviluppato un sistema dimostrativo costruito da un produttore di macchine. Si tratta di un sistema per la stampa 3D di componenti su scala XXL: grazie a Laser Powder Bed Fusion (LPBF), è stato realizzato un componente dimostrativo per le future generazioni di motori Rolls-Royce grazie all’ampio spazio di installazione (1000 mm x 800 mm x 400 mm). Ciò è reso possibile da un nuovo sistema macchina con un sistema ottico mobile. Successi simili sono stati ottenuti anche con la saldatura a deposizione laser ad alta velocità estrema (EHLA), che ora può essere utilizzata anche per produrre componenti 3D. Il processo di nuova concezione consente velocità di applicazione estreme con un’elevata risoluzione dei dettagli allo stesso tempo.
La post-elaborazione automatizzata consente di risparmiare risorse
I ricercatori hanno anche identificato un grande potenziale per l’ottimizzazione nella post-elaborazione. L’Istituto Fraunhofer per macchine utensili e tecnologia di formatura IWU di Chemnitz ha quindi sviluppato una soluzione automatizzata per questo come parte del progetto. Per poter identificare inizialmente in modo univoco il componente fisico e poterlo sempre rintracciare, viene incorporato un codice durante la produzione e letto successivamente. Ciò garantisce anche una protezione dalla copia efficiente e senza problemi. Nella fase successiva, la geometria effettiva del componente bloccato viene registrata da scanner laser e la strategia di lavorazione ottimale viene derivata confrontando il target e la geometria effettiva. L’elaborazione viene quindi eseguita automaticamente da un robot e viene verificata nel processo da rinnovate scansioni 3D.
