L’appaltatore italiano della difesa Leonardo ha utilizzato con successo la tecnologia di stampa 3D FFF (Fused Filament Fabrication) del produttore di stampanti 3D italiano ROBOZE per produrre componenti aerospaziali.
Leonardo ha utilizzato la linea di stampanti 3D ARGO di ROBOZE per produrre una gamma di parti in nylon 6 e PEEK riempite con fibra di carbonio. Passando dai metodi di produzione convenzionali alla produzione additiva (AM), la società di difesa italiana è stata in grado di risparmiare tempo e denaro. Inoltre, Leonardo è stato in grado di sfruttare la maggiore flessibilità di progettazione consentita dal processo, per produrre parti con maggiore resistenza termica e chimica.
“I tecnopolimeri come il polietere etere chetone (PEEK), combinato con un’alta presenza di fibre di carbonio tritate, aprono alcuni orizzonti interessanti per lo sviluppo”, ha affermato Stefano Corvaglia, responsabile della proprietà intellettuale e responsabile della ricerca e sviluppo della divisione aerostrutture. “I test con questi materiali sono di particolare interesse scientifico e tecnologico poiché conferiscono proprietà strutturali e chimico-fisiche di estremo significato tecnologico agli articoli prodotti, ad esempio resistenza termica e chimica”.
Fondata nel 2014 e con sede a Bari, in Italia e in Texas, ROBOZE è uno sviluppatore di stampanti 3D FFF / FDM ad alta temperatura e polimeri termoplastici avanzati. Spesso definiti “superpolimeri”, le parti prodotte utilizzando i materiali di stampa 3D dell’azienda come carbonio PA e carbonio PEEK, sono in grado di abbinare le proprietà meccaniche di quelle create utilizzando i metalli.
ROBOZE ha stretto una partnership per sviluppare questi polimeri prestazionali con aziende come SABIC e Solvay , al fine di creare una gamma di filamenti ad alte prestazioni . Il filamento EXTEM AMHH811F sviluppato ad esempio con SABIC, è altamente resistente al calore e ignifugo ed è stato prodotto per sostituire i metalli in applicazioni estreme.
Sin dal lancio della stampante 3D One + 400 dell’azienda, i sistemi ROBOZE hanno tutti caratterizzato il suo sistema senza cinghia brevettato . Ciò include il sistema ARGO 500 che, a differenza del suo predecessore, era in grado di stampare pezzi di ricambio con materiali ad alta viscosità come PEEK, Ultem AM9085F, carbonio PA e PEEK riempiti con fibre di carbonio.
L’ultima gamma di stampanti 3D dell’azienda, la serie Xtreme , è stata lanciata in Nord America a RAPID + TCT 2019 . Progettato per colmare il divario tra il desktop ROBOZE e i sistemi di produzione, One Xtreme e One + 400 Xtreme sono stati soprannominati “stampanti desktop / di produzione”. Le stampanti 3D presentavano sistemi di cinghia aggiornati ed estrusori di polimeri ad alta viscosità (HVP), facilitando la lavorazione di materiali più impegnativi.
Più recentemente, ROBOZE ha collaborato con le università per sviluppare la sua tecnologia di stampa 3D per applicazioni di difesa. Nel 2019, ad esempio, la società ha lavorato con SkyBox Engineering , spin-off di ricerca e sviluppo aerospaziale dell’Università di Pisa , per produrre parti funzionali per un drone . Inoltre, il ROBOZE ha collaborato con l’ Università del Delaware nel febbraio 2020, per accelerare la stampa 3D di parti finite e componenti mission-critical per l’ esercito americano .
Nell’ultima partnership di ROBOZE con l’appaltatore della difesa Leonardo, l’azienda sta ora tentando di sviluppare le applicazioni aerospaziali della sua tecnologia di stampa 3D nel settore della difesa.
Utilizzando le stampanti 3D industriali ROBOZE ARGO 500, Leonardo è stato in grado di rimuovere qualsiasi porosità e rugosità superficiale associata alla stampa 3D utilizzando materiali a filamento fuso. Ciò è stato in qualche modo dovuto al design senza cinghia brevettato del sistema, che è in grado di produrre parti con livelli di precisione fino a 0,01 mm. Inoltre, il processo è ripetibile e compatibile con i polimeri e i materiali compositi più performanti, offrendo vantaggi in termini di produttività anche agli appaltatori della difesa italiani.
Il test stesso mirava a sostituire gli stampi metallici tradizionali con elementi a base di polimeri come Carbon PA e Carbon PEEK. Ottimizzando i parametri di stampa della stampante 3D ROBOZE, Leonardo è stato in grado non solo di produrre parti con superfici lisce, ma di mantenere il vuoto, che è una parte essenziale del processo di polimerizzazione dei materiali.
Inoltre, l’utilizzo di tecnopolimeri nell’ambito del processo AM, ha consentito all’azienda di utilizzarli per applicazioni avanzate ad alta temperatura. Durante i test, l’alto livello di stabilità termica fornito dai materiali polimerici e in fibra di carbonio non ha causato deformazioni significative negli stampi durante il processo di vulcanizzazione del reticolato. Di conseguenza, Leonardo ha scoperto che, utilizzando questi compositi resistenti al calore, è possibile ridurre i costi e i tempi di sviluppo rispetto alle tecniche di produzione tradizionali.
Il progetto, guidato da Nicola Gallo, ingegnere capo della divisione aerostrutture di Leonardo, è stato riconosciuto durante la fiera A&T 2020 a Torino nel febbraio 2020, ricevendo il premio Innovation 4.0 nella categoria ricerca e università. Ora, avendo integrato con successo la stampa 3D nel processo di produzione di Leonardo, le aziende esamineranno la durabilità e la ripetizione del processo all’interno dei cicli termici.
“I tecnopolimeri termoplastici sono costituiti da catene non interconnesse lineari o con pochi rami. Aumentando la temperatura, siamo in grado di portarli a uno stato viscoso e quindi di modellarli e, nel caso della tecnologia additiva, di fabbricarli a strati ”ha aggiunto Corvaglia. “Inoltre, grazie a una tecnologia che ci consente di raggiungere livelli di precisione precedentemente irraggiungibili nella fabbricazione, possiamo migliorare la nostra capacità e velocità nello sviluppo di prototipi”.
