FRAUNHOFER ILT E PONTICON ACCELERANO LA TECNOLOGIA EHLA PER LA STAMPA 3D
Il Fraunhofer Institute for Laser Technology (ILT) e la società di ingegneria tedesca Ponticon stanno conducendo una nuova serie di progetti di ricerca utilizzando l’ultima versione della tecnologia di stampa 3D EHLA ( Extreme High-Speed Laser Material Deposition ) brevettata da ILT .
Originariamente sviluppato nel 2017, EHLA è la versione di ILT della deposizione di energia diretta ad alto volume, o DED. Inizialmente è stato offerto come una testa portautensili modulare che poteva essere integrata in cavalletti e bracci robotici, gestendo contemporaneamente sia la deposizione del materiale che le azioni di fusione.
Dalla sua uscita nel 2017, i partner hanno lavorato su una versione di nuova generazione della tecnologia più adatta alle applicazioni di produzione additiva e hanno completato il primo prototipo nel 2019. Soprannominato semplicemente “EHLA 3D”, l’aggiornamento offre velocità di costruzione più elevate, maggiore flessibilità e diversità dei materiali e una maggiore precisione.
“Al fine di rendere disponibili i vantaggi di EHLA 3D a un ampio gruppo di utenti nell’ambiente industriale, Fraunhofer ILT sta attualmente conducendo un lavoro di ricerca mirato”, afferma Jonathan Schaible, ricercatore associato presso Fraunhofer ILT. “C’è ancora molto lavoro preliminare sperimentale ed empirico da fare. Tuttavia, le prime parti interessate dell’industria hanno già lanciato le loro antenne. Quindi sappiamo di essere sulla strada giusta”.
Deposizione di materiale laser ad altissima velocità
Le parti metalliche utilizzate per applicazioni industriali in settori come quello aerospaziale, energetico e automobilistico tendono ad essere esposte a condizioni estreme. Di conseguenza, gli ingegneri impiegano l’uso di rivestimenti speciali per proteggere queste parti dalla corrosione e dall’usura. Secondo ILT, tuttavia, i processi di rivestimento convenzionali come la cromatura dura faticano a soddisfare standard di prestazione sempre più rigorosi a causa della mancanza di flessibilità, efficienza delle risorse e costi.
Fraunhofer ILT descrive la sua tecnologia EHLA come un’alternativa più efficiente ed ecologica ai processi di rivestimento convenzionali. Il processo offre velocità di avanzamento fino a 500 metri al minuto, che possono essere fino a 250 volte più veloci rispetto ad altre tecnologie di deposizione laser di materiale. Può anche applicare strati significativamente più sottili a soli 25 micron, ottenendo superfici delle parti più lisce.
“In linea di principio, EHLA è adatto a tutto ciò che è simmetrico alla rotazione e può essere lavorato su un sistema cinematico rotativo veloce”, aggiunge Schaible. “L’unica domanda è perché dovremmo limitarci a semplici parti rotonde quando è concepibile una gamma molto più ampia di possibili applicazioni?”
Portare EHLA nella terza dimensione
Il processo EHLA 3D di nuova generazione è più orientato verso la stampa 3D hardcore, ma ha ancora i suoi usi come tecnica di rivestimento. Piuttosto che essere progettato per l’integrazione con un braccio robotico, il sistema si basa sulla cinematica di un treppiede, per cui tre motori lineari sono collegati a una piattaforma di costruzione su cui viene elaborata la parte stampata in 3D. Questa struttura consente alla piattaforma di compiere movimenti rapidi e precisi senza generare grandi vibrazioni.
Attualmente, EHLA 3D è in grado di lavorare pezzi di peso fino a 25 kg, a velocità di circa 200 metri al minuto, con una precisione molto elevata di 100 micron. Fraunhofer ILT intende dedicare più ricerca ai concetti di monitoraggio dei processi, agli strumenti di pianificazione del percorso automatizzati e al perfezionamento dei parametri.
Diverse aziende del settore aerospaziale e delle turbomacchine stanno inoltre perfezionando EHLA 3D, nell’ambito di un progetto nell’ambito dell’International Centre for Turbomachinery Manufacturing (ICTM). Un progetto di follow-up dovrebbe iniziare nel 2022, con ulteriori progetti consorziali bilaterali e finanziati con fondi pubblici anche in cantiere.
“Nel prossimo futuro, la tecnologia dovrebbe consentirci di produrre anche strutture complesse e filigranate in modo semplice ed economico su larga scala”, afferma Schaible. “Sono concepibili anche componenti individuali.”
EHLA non è l’unico processo di produzione additiva sviluppato da uno degli istituti Fraunhofer. I ricercatori del Fraunhofer Institute of Production Technology (IPT) hanno anche sviluppato un nuovo processo di stampa 3D specifico per la produzione di trasmettitori di potenza rotazionale come gli alberi di trasmissione. Denominato Express Wire Coil Cladding (EW2C), il metodo è inteso come un’alternativa più efficiente in termini di materiale al processo di tornitura sottrattivo comunemente usato.
Altrove, presso il Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems (IKTS) , i ricercatori hanno sviluppato un sistema Multi Material Jetting (MMJ) progettato per combinare più materiali in un’unica parte stampata in 3D. La macchina si basa in gran parte sulla tecnologia del getto di legante ed è compatibile sia con i metalli che con la ceramica.
