ASTRO America, istituto no profit impegnato in ricerca e politiche per la manifattura nei settori aerospaziale e della difesa, ha adottato il sistema PLX-Benchtop di Plastometrex all’interno dei propri flussi di lavoro basati sull’Additive Friction Stir Deposition (AFSD). Grazie a questo strumento, progettato e sviluppato da un team di scienziati dell’Università di Cambridge, l’istituto statunitense accelera la caratterizzazione meccanica dei materiali lungo le fasi di messa a punto dei parametri di deposizione.
Tecnologia PIP: profilometria e indentazione per curve di trazione veloci
Al centro della piattaforma Plastometrex c’è la Profilometry-based Indentation Plastometry (PIP), un metodo non distruttivo che ricava curve sforzo-deformazione a partire dall’analisi di impronte da indentazione controllata. In meno di cinque minuti un singolo test fornisce valori di limite elastico, incrudimento, resistenza a trazione e allungamento a rottura, superando i vincoli di tempo, spazio e materiale tipici dei provini standard per prove di trazione tradizionali.
Funzionamento del PLX-Benchtop
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Creazione dell’impronta
Un indenter sferico dal raggio compreso tra 0,5 e 1 mm esercita una pressione calibrata sulla superficie del componente in lega di alluminio, generando un’incisione da 100 a 200 µm di profondità. -
Rilevazione del profilo 3D
Un profilometro a sfera o un interferometro acquisisce la topografia residua dell’impronta con dettaglio micrometrico. -
Analisi numerica inversa
Il profilo misurato viene confrontato con modelli agli elementi finiti, che vengono iterati finché la simulazione non riproduce la forma dell’impronta. Dai parametri di plastificazione che meglio riproducono l’impronta si estrapolano i dati completi della curva sforzo-deformazione.
Effetti sul flusso di sviluppo parametri
Con l’uso del PLX-Benchtop, ASTRO America esegue centinaia di test su leghe di alluminio processate tramite tecnologia di stampa solida (MELD). Questo approccio consente di valutare in tempo reale l’effetto di variabili come velocità di avanzamento, temperatura di deposito e sovrapposizione dei passi di estrusione. Le informazioni ottenute permettono di modificare i parametri di stampa in corso d’opera, eliminando ritardi dovuti alla preparazione di campioni dedicati e riducendo sensibilmente i consumi di materiale.
Omogeneità dei componenti e testing diretto
Un vantaggio fondamentale del sistema è la possibilità di misurare direttamente i pezzi finiti, senza dover ricavare provini a partire dal componente stampato. Questo semplifica la valutazione della coerenza meccanica nelle diverse zone della struttura, rendendo evidente se esistono zone con proprietà meccaniche differenti dovute a variazioni locali del processo di deposizione.
Collaborazione con ASTM International per la standardizzazione AFSD
Parallelamente alle attività di testing, ASTRO America ha stretto un accordo triennale con ASTM International per definire quadri di qualificazione completi per la Additive Friction Stir Deposition. Il progetto “Advancement of Process, Materials, Applications, and Test and Evaluation for Large-Scale Additive Manufacturing” si articola in cinque fasi tecniche, che spaziano dal controllo dell’hardware fino allo sviluppo di sistemi di metrologia e gestione della qualità dedicati ai processi AFSD.
Finanziamenti e spinta all’adozione da parte di PMI
Attraverso l’iniziativa AM Forward e il Stifel North Atlantic AM-Forward Fund, approvato dalla Small Business Administration statunitense, ASTRO America facilita l’accesso a risorse finanziarie e supporto strategico per piccole e medie imprese. Il fondo, cofinanziato da realtà come Lockheed Martin e GE Aerospace, mira a superare ostacoli quali la qualificazione delle macchine e la formazione del personale, favorendo l’inserimento della stampa 3D metallica nelle filiere industriali nazionali.
Con l’introduzione del PLX-Benchtop e la collaborazione con ASTM, ASTRO America accelera l’ottimizzazione dei processi additivi in metallo, offrendo un approccio più rapido, economico e mirato alla validazione meccanica dei componenti. Questo modello integrato di ricerca, standardizzazione e finanziamento supporta l’espansione dell’Additive Friction Stir Deposition nelle applicazioni aerospaziali e di difesa.
