IL PROGETTO FRAUNHOFER FUTUREAM APPLICA AI PER TROVARE LA GIUSTA RICETTA PER LE SUPERLEGHE
Nel mese di novembre 2017, un consorzio di istituti all’interno della Fraunhofer Society ha lanciato il futuro progetto Next Generation Additive Manufacturing per accelerare i processi di stampa 3D in metallo di un fattore dieci. Più di un anno fa l’ Istituto Fraunhofer per la tecnologia dei materiali e dei raggi IWS , uno dei collaboratori del progetto, ha presentato un aggiornamento sui progressi del segmento di scoperta dei materiali del piano in quattro parti.
“L’industria è alla ricerca di materiali sempre più diversi e comunque difficili da elaborare”, commenta il professor Frank Brückner, direttore della divisione Business Generation and Printing di Fraunhofer IWS. Attraverso l’analisi algoritmica per un elevato throughput di campioni di materiale, l’istituto sta gradualmente sviluppando un “ricettario” di parametri, temperatura e velocità di alimentazione per l’elaborazione di superleghe impegnative al fine di combinare più metalli all’interno di una singola parte.
Il metodo messo a fuoco per questo aspetto del progetto futureAM di Fraunhofer IWS è la cosiddetta “saldatura generativa di accumulo di polvere laser”. Un tipo di tecnologia a polvere soffiata, questo processo è in grado di ottenere alte percentuali di deposizione e può usare polvere più grossolana di quelle richiesto per i metodi basati su PBF. Può essere applicato alla fabbricazione diretta di componenti ma, poiché è anche possibile stampare su substrati curvi, il metodo può essere utilizzato per la modifica e la riparazione di parti. Secondo Fraunhofer IWS, “La dimensione del componente è illimitata in questa procedura e la più piccola risoluzione laterale è 30 μm.”
I compositi in acciaio, nichel, cobalto, titanio, alluminio e carburo possono essere lavorati utilizzando la saldatura per accumulo di polvere laser, ma il team sta attualmente lavorando per sviluppare alluminuri di titanio intermetallici e materiali ad alta temperatura a base di Ni. Entrambi questi materiali sono particolarmente preziosi per l’industria aerospaziale in quanto possono aumentare il rapporto spinta / peso dei motori degli aeromobili e aiutare i motori a lavorare in modo più efficiente a temperature più elevate. Al fine di rendere i componenti ad alta temperatura più convenienti il team IWS sta studiando come combinare metalli costosi e a basso costo all’interno della stessa parte.
“Usando la saldatura laser di accumulo di polvere, possiamo alimentare diverse polveri nella zona di processo simultaneamente o in successione con avanzamenti regolabili con precisione,” spiega l’amministratore del progetto Michael Müller, “Preferibilmente, il materiale costoso e altamente resistente dovrebbe essere usato solo dove diventa molto caldo . In altre aree, un materiale meno costoso sarà sufficiente “.
Utilizzando l’intelligenza artificiale (AI) e l’apprendimento automatico, il team IWS è in grado di elaborare numerosi punti dati per determinare come stampare in 3D nuovi materiali. Gli algoritmi raccolgono e confrontano i Big Data raccolti dai valori dei sensori misurati nel processo di costruzione, le letture della temperatura e i dettagli dal database delle polveri dell’istituto per valutare i parametri del processo. Con questo, il sistema di produzione additivo sta imparando come prendere decisioni e regolare automaticamente la temperatura o altri dettagli per produrre con successo un oggetto in materiali stimolanti.
Mettendo insieme le loro competenze con gli altri 5 Fraunhofer Institutes nel futuro progetto, IWF sta pianificando di integrare l’intelligenza nella catena del processo di produzione additiva con componenti realistici. Il prodotto di questo dovrebbe essere dimostrato entro l’estate 2020.