ProCloud3D: Innovazione nella Produzione Additiva Decentralizzata
Il Lehrstuhl Digital Additive Production (DAP) presso la RWTH Aachen ha sviluppato, in collaborazione con un consorzio tedesco-cinese, un’architettura per una piattaforma cloud sicura, attraverso la quale i dati di produzione per la fusione del letto di polvere basata su laser (PBF-LB/M) possono essere crittografati e trasmessi in tempo reale. I risultati ottenuti dal progetto ProCloud3D, finanziato dal Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), gettano le basi per la produzione additiva decentralizzata e sicura.
Industrial Metaverse, Smart Services, Digitalizzazione: questi sono i megatrend dell’industria manifatturiera, nei quali la produzione additiva si integra perfettamente trasformando un modello digitale in un componente fisico. Un ruolo chiave per implementare efficacemente questi concetti è giocato dal cloud, che fornisce l’infrastruttura necessaria per elaborare, archiviare e condividere dati in tempo reale e da qualsiasi luogo, in modo sicuro. Il consorzio dietro al progetto ProCloud3D ha reso questa infrastruttura disponibile in modo sicuro per la produzione additiva.
Sicurezza come Ostacolo della Produzione Decentralizzata
I processi EHLA e LPBF si differenziano principalmente per il modo in cui la polvere è fornita e per il punto di ingresso dell’energia laser (spot laser): nel processo LPBF, la polvere viene distribuita globalmente in uno strato di polvere e lo spot laser viene focalizzato sulla superficie dello strato di polvere. Nel processo EHLA, la polvere viene fornita localmente tramite un flusso di massa di polvere attraverso un ugello. Il focus della polvere si trova leggermente sopra la superficie di rivestimento, circa 1 mm. Ciò consente la promozione di leghe individuali e la miscelazione separata in-situ prima dell’applicazione.
Dal punto di vista dell’utente finale, la produzione additiva di componenti sta diventando sempre più un servizio esternalizzato. Per la fabbricazione dei componenti, l’utente finale deve condividere i dati di progettazione con un fornitore di servizi. Poiché la presenza di un modello di progettazione digitale è sufficiente per creare una copia fisica, questo processo è particolarmente sensibile. La soluzione sta nel trasferimento strato per strato dei dati di produzione direttamente alle macchine PBF del fornitore di servizi durante il processo di stampa, anche chiamato streaming. Tuttavia, è essenziale garantire che i dati non possano essere intercettati, compromessi o manipolati e che venga prodotto solo il numero di componenti richiesto. Inoltre, i dati devono essere aggregati per un ordine di produzione e preparati per il processo di produzione.
Approccio di Sviluppo della Piattaforma ProCloud3D
In questo contesto, i ricercatori hanno sviluppato inizialmente un slicer per la generazione in tempo reale del codice di controllo della macchina dalle informazioni sul lavoro di costruzione. L’architettura della piattaforma ProCloud3D utilizza come base il formato Open Vector Format, sviluppato dai ricercatori del Lehrstuhl DAP e dall’Istituto Fraunhofer per la tecnologia laser ILT. Il formato supporta, tra le altre cose, il controllo flessibile dei laser con scanner galvanometrici, la gestione di più array di campi di scansione e l’estensione con ulteriori controlli degli assi della macchina. Basandosi sull’OVF, è stato sviluppato un protocollo di streaming che garantisce un trasporto efficiente in tempo reale dei dati di produzione PBF-LB e dei metadati rilevanti per diverse macchine PBF. Il protocollo include sia un trasporto dati sicuro che una crittografia dei dati. Utilizzando un nesting ad alte prestazioni sviluppato nel progetto DAP, i lavori di costruzione con più componenti possono essere generati in modo automatizzato. Nell’interfaccia utente basata su cloud, le funzionalità sono completamente integrate e visualizzate. Una parte di questa soluzione è una gestione dei diritti digitali lungo la catena di fornitura e di processo. I flussi di dati sono crittografati end-to-end. A livello hardware, un’interfaccia di impianto sviluppata nel progetto elabora i comandi di controllo strato per strato provenienti dal cloud. Attraverso il protocollo di streaming, è stabilito chi ha accesso ai dati e quante componenti ordinate possono essere prodotte.
Hai un Stream!
Utilizzando questa soluzione cloud sviluppata, è stata effettuata con successo la produzione di un prototipo attraverso lo streaming sicuro. Il prossimo passo sarà rendere la piattaforma cloud per la produzione additiva decentralizzata pronta per il mercato di massa. L’interfaccia hardware sviluppata dovrebbe essere abilitata per diversi produttori di impianti. Inoltre, sarà reso accessibile un servizio software basato su cloud universalmente utilizzabile per la PBF-LB/M adattata dal produttore.
La soluzione cloud sviluppata dovrebbe offrire alle aziende di tutti i settori una possibilità rivoluzionaria: attraverso l’esternalizzazione dei processi di produzione su una piattaforma cloud sicura appositamente creata, sarà possibile accedere direttamente ai potenziali della produzione additiva senza gli elevati investimenti necessari in impianti PBF o la costruzione di know-how di processo specifico. Questa soluzione funge da catalizzatore per l’implementazione della produzione additiva, abilitando le aziende a digitalizzare e esternalizzare la propria produzione in modo efficiente e sicuro.
