Meccanica&Automazione #2 marzo 2021

ISSN: 1126-4284

MACCHINE UTENSILI

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PROGE T TA ZIONE

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AUTOMAZIONE

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AT T UA L I TÀ

#2 marzo 2021 mensile www.meccanica-automazione.com

DOSSIER

Macchine e sistemi per l’additive manufacturing RICERCA e INNOVAZIONE Innovare con la formazione STORIA DI COPERTINA Gerardi la gioventù della maturità

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EDITORIALE di Chiara Tagliaferri

UNA TECNOLOGIA PERFETTIBILE

È

E’ un anno che ho la soddisfazione di scrivere su M&A, e mi piace sottolinearlo, sia perché in quest’ anno con voi ho potuto aggiornare le mie competenze, formando ed arricchendo la mia professionalità, sia perché, oggi, ho la possibilità di condividere con voi alcune riflessioni sull’Additive un anno dopo, più di un anno fa.

L’A.M. rappresenta un mercato in forte crescita, tanto che si stima supererà i 27 miliardi di dollari nel 2023, oltre ad essere una tecnologia capace di abilitare una completa digitalizzazione del processo manifatturiero. Esperti dicono che il punto di svolta si avrà quando diventerà una tecnica di produzione di grande scala.

Dire Additive, oggi, vuol dire pensare ad una produzione integrata ed integrabile, in continua evoluzione e continuamente migliorabile. Azzardando un kantiano riferimento, la definirei una “tecnologia perfettibile” che tende al continuo superamento del buono cercando il raggiungimento dell’ottimo.

Ma sapendo bene che la perfezione non è di questo mondo, le aziende hanno puntato sull’AM per migliorarsi. Lo hanno fatto per realizzare prodotti complessi e a customizzazione crescente, per poter imprimere maggiore leggerezza o resistenza, per produrre con maggiore rapidità e flessibilità, per avere un processo produttivo alternativo. Ciascuna ha generato il proprio nuovo modello di business. Le aziende che poi hanno avuto veramente successo sono quelle che hanno capito che questa famiglia di tecnologie richiede una fortissima integrazione di competenze e collaborazione di soggetti diversi, realizzabile non certo,

solo tramite l’acquisto di un macchinario.

E così, torniamo al ruolo centrale dell’uomo, in questo caso in relazione alle sue competenze.

In questo momento il vero limite di questa rivoluzione A.M. è la mancanza di competenze approfondite. Occorrerebbero infatti, diffuse competenze di materiali, progettazione, simulazione, trattamenti, post lavorazione, design. Occorrerebbero progettisti capaci di pensare “additivo” al fine di sfruttare i gradi di libertà offerti, almeno quanto esperti delle proprietà fisiche delle polveri metalliche. Occorrerebbe il rigore della teoria e il coraggio della creatività ma anche strategie didattiche per facilitare il salto innovativo.

E se una di queste didattiche innovative fosse il “reverse mentoring”? Le giovani risorse, in quanto generazione cresciuta con l’avvento delle tecnologie digitali, potrebbero prestare la propria esperienza a dipendenti di livello senior in cambio di preziose lezioni di professionalità e competenze consolidate. Il loro giovanile essere più inclini al rischio e ad esplorare nuove vie li rende maggiormente qualificati per generare innovazione ma, non dimentichiamo, la complessità, reclama conoscenza e saperi consolidati di cui sono depositarie le figure senior, almeno quanto i più tradizionali canali formativi. “È proprio quando credete di sapere qualcosa che dovete guardarla da un’altra prospettiva. Anche se può sembrarvi sciocco o assurdo, ci dovete provare” (Dal film L’attimo fuggente) chiara.tagliaferri@cnr.it M &A | MARZO 2021

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SOMMARIO MARZO #2 ISSN: 1126-4284

MACCHINE UTENSILI

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PROGE T TA ZIONE

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AUTOMAZIONE

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AT T UA L I TÀ

#2 marzo 2021 mensile www.meccanica-automazione.com

DOSSIER

Macchine e sistemi per l’additive manufacturing RICERCA e INNOVAZIONE Innovare con la formazione

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STORIA DI COPERTINA Gerardi la gioventù della maturità DOSSIER

IN COPERTINA Gerardi SPA Via Giovanni XXIII, 101 21015 Lonate Pozzolo (VA) gerardi@gerardispa.com www.gerardispa.com

EDITORIALE 5 Una tecnologia perfettibile

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STORIA DI COPERTINA 24 Gerardi la gioventù della maturità

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CALEIDOSCOPIO 8 News e novità

PANORAMA 12 Nuovo modulo di sicurezza myPNOZ 16 Hexagon sponsor dell’Italia a expo Dubai 18 Equipped to improve 20 Manutenzione predittiva e preventiva per grandi aziende e PMI

DOSSIER MACCHINE E SISTEMI PER L’ADDITIVE MANUFACTURING 30 La rivoluzione della manifattura additiva 32 Generative design e additive manufacturing per metalli 36 Il controllo della scorrevolezza delle polveri metalliche 38 L’integrazione additiva secondo BEAMIT e Sandvik 42 Lasertec 30 dual SLM 44 Elmec 3D dall’idea, al prototipo, alla produzione 48 La stampa 3D per catene di produzione e fornitura più affidabili 52 Costruire in grande 56 ISINNOVA professionisti dell’innovazione 60 La partnership tra KUKA e MOI per la cantieristica navale

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52

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64 La produzione additiva di serie con Renishaw 68 Minor peso maggior guadagno 70 Nuovi controlli al servizio della filiera dell’additive 74 Pionieri nella tecnologia additiva 76 Polipropilene: nuove stampe 3D

86 Sharebot, la ricerca, la democratizzazione della stampa 3D 88 Caracol accelera l’innovazione dell’industria 4.0 92 La filiera lombarda della manifattura additiva

RICERCA E INNOVAZIONE 78 Innovare con la formazione 82 Polveri metalliche

PRISMA 96 Prodotti

88

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CALEIDOSCOPIO NEWS E NOVITÀ FIERE DIGITAL

LA PRIMA FIERA DIGITALE DI HOFFMANN GROUP SI È CONCLUSA CON SUCCESSO Si è conclusa con successo, con una partecipazione al di sopra delle aspettative, Back to the Future, la prima fiera virtuale targata interamente Hoffmann Group: una due giorni (17-18 febbraio) di incontri, presentazioni di nuovi prodotti e soluzioni digitali, webinar, live chat e consulenze personalizzate, totalmente Orange, per i propri clienti e per le persone interessate in cerca di novità.

L’innovativo evento si è presentato quasi come un Open House Hoffmann, dove il visitatore, dopo una veloce registrazione, viene accolto da un desk reception che fornisce supporto e informazioni utili per accedere e “navigare” nei due padiglioni - uno dedicato alle novità di prodotti e l’altro alle nuove soluzioni digitali - nell’area corporate e nell’auditorium, con 6 webinar programmati e 4 on Demand.Numerose

le novità presentate, nei settori Foratura, Filettatura, Fresatura, Tornitura, Serraggio (con la Robotic & Automation!), Metrologia, Abrasivi, Dispositivi di Protezione Individuale e Arredamento Industriale, e nei servizi digitali - dal Connected Manufacturing, la soluzione semplice per una pianificazione, un controllo e un’organizzazione efficiente della produzione, ai nuovi servizi come il configuratore ZeroPoint, il nuovo servizio dedicato agli Special Tools, le soluzioni di eProcurement e i sistemi di distribuzione intelligente Tool24.

L’Azienda, leader per utensili di qualità e attrezzature industriali, si conferma così una realtà all’avanguardia nel settore per tecnologia ed innovazione, sempre al fianco dei propri clienti e pronta fornire risposte concrete e tempestive al mercato. www.hoffmann-group.com

CUSTOMER CARE

STUDER PARLA LA TUA LINGUA OVUNQUE In oltre 50 paesi. In 15 lingue. Oltre 200 tecnici addetti all’assistenza. I tecnici dell’assistenza di STUDER forniscono supporto ai clienti in tutto il mondo. E la vicinanza al cliente è impareggiabile.

Perché? Perché parlano la lingua del cliente, conoscono le macchine STUDER e lavorano con passione e molto impegno personale. Il Customer Care di STUDER fornisce un importante contributo per garantire che le rettificatrici possano essere utilizzate il più a lungo possibile.

Più di 200 tecnici dell’assistenza operano in oltre 50 paesi in tutto il mondo, svolgendo più di 15.000 interventi all’anno. La Helpline è disponibile in 15 lingue. “Parlare la lingua dei nostri clienti è un nostro fondamentale impegno”, sottolinea Severin Steffen, Head of Helpline & Field Service di STUDER.

Tutti i tecnici dell’assistenza di STUDER ricevono una formazione professionale – in tutto il mondo. L’esperienza di un cliente cinese del settore automobilistico lo dimostra. Nel novembre 2016, questo cliente ha registrato il maggior numero di ordini nella sua storia. Le oltre 15 rettificatrici cilindriche STUDER erano in servizio continuo. Un pomeriggio, durante

la configurazione si è verificato un problema del software che il cliente non era in grado di risolvere. Solo poche ore più tardi, il Customer Care di UNITED GRINDING China ha creato una “unità di crisi” via WeChat, con la partecipazione anche del responsabile regionale dell’assistenza di STUDER, Qu Hao. Verso sera è stata effettuata una diagnosi tramite accesso remoto e alle undici un tecnico dell’assistenza era già presente nel reparto di produzione. Insieme all’operatore, il tecnico ha risolto il problema del software durante la notte. Alle sette di mattina la S22 funzionava di nuovo perfettamente.

“Il team dell’assistenza ha risposto con incredibile rapidità, in modo diretto, con impegno e sempre nell’interesse del cliente. Il team ha compreso le nostre esigenze e la nostra urgenza”, spiega il Senior Maintenance Manager del cliente.

P E R L E G G E R E G L I A R T I C O L I C O M P L E T I V I S I TAT E I L S I TO W W W. M E C C A N I C A - A U TO M A Z I O N E . C O M

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FORMAZIONE

UCIMU ACADEMY PARTE IL PRIMO PROGETTO CON 9 RAGAZZI ASSUNTI IN 6 AZIENDE DEL SETTORE È stata firmata l’ATS, associazione temporanea di scopo, per la costituzione di UCIMU Academy, il progetto pensato per favorire e sostenere la formazione delle persone che opereranno nell’industria costruttrice di macchine utensili. Firmatari dell’ATS sono: FONDAZIONE UCIMU, l’organizzazione senza scopo di lucro – appartenente al gruppo UCIMU - che, costituita nel 1993, opera come istituto per la ricerca economica e scientifica, per l’approfondimento culturale, lo sviluppo, la promozione e il sostegno delle imprese italiane costruttrici di macchine utensili e sistemi di produzione; ENERGHEIA IMPRESA SOCIALE, ente accreditato ai servizi alla formazione ed al lavoro presso Regione Lombardia, che si occupa, tra i vari servizi, di supportare le aziende nella ricerca del personale, PROMOS, Centro di formazione professionale accreditato presso la Regione Lombardia; Atena Impresa Sociale e numerosi attori del mondo dell’istruzione e formazione: Università Carlo Cattaneo LIUC, Istituto Tecnico Industriale Statale Giulio Riva, Istituto Statale Istruzione Superiore Andrea Ponti, Istituto di Istruzione Superiore Evangelista Torricelli. Con la sottoscrizione ufficiale avvenuta questa mattina si dà dunque ufficialmente avvio all’attività

di UCIMU Academy che lavora allo sviluppo del primo progetto formativo che vede coinvolti già 9 ragazzi neodiplomati assunti in contratto di apprendistato di primo livello da 6 aziende costruttrici di macchine utensili, robot e automazione. Le aziende, tutte associate a UCIMU-SISTEMI PER PRODURRE, sono: D’Andrea (Lainate MI), Ficep (Gazzada Schianno VA), Ghiringhelli (Luino VA), Oerlikon (Brugherio MI), Rosa (Rescaldina MI), Tecno Delta (Saronno VA). Grazie a questo programma della durata di un anno, i 9 ragazzi potranno seguire un percorso di formazione alternata tra ore di aula - svolte da un pool di docenti, scelti tra gli istituti che hanno aderito al progetto e tra i dipendenti delle aziende del settore - e attività in azienda. Al termine dei 12 mesi, i ragazzi otterranno un certificato di specializzazione tecnica superiore - IFTS, che attesta la frequenza ad un percorso di formazione tecnica superiore.

L’adesione al progetto UCIMU Academy è riservata alle sole imprese associate a UCIMU e, poiché, per ragioni operative, può essere organizzata solo secondo il principio della prossimità geografica, la FONDAZIONE UCIMU si è già attivata per ragionare sulla creazione di un progetto dedicato alla provincia di Milano, area che ospita

CALEIDOSCOPIO BONUS PUBBLICITÀ 2021

IL 50% DI CREDITO D’IMPOSTA PER INVESTIMENTI PUBBLICITARI Il credito d’imposta è riservato a tutte le imprese (a prescindere dalla forma giuridica), ai lavoratori autonomi e gli enti non commerciali che effettuano investimenti in campagne pubblicitarie.

La Legge n.178 del 30-12-2020 al comma 608 è intervenuta sulla disciplina del c.d. “Credito d’imposta Pubblicità per investimenti pubblicitari”, relativo all’acquisto di spazi per campagne pubblicitarie. Sono ammissibili al credito d’imposta le spese sostenute dal 1° gennaio al 31 dicembre 2021 per l’acquisto di spazi pubblicitari e inserzioni commerciali su: • Stampa, anche online: • Il credito d’imposta è concedibile nella misura unica del 50% del valore degli investimenti pubblicitari. Non è richiesto il requisito dell’incremento dell’investimento pari all’1% rispetto al 2020.

• ▪ Radio e TV locali: • Il credito d’imposta è del 75% del valore incrementale, che dev’essere pari almeno all’1% degli investimenti effettuati nel 2021 rispetto al 2020.

L’agevolazione rientra nel regime “de

minimis”. Per accedere al bonus pubblicità è necessario inviare la domanda tramite i servizi telematici dell’Agenzia delle Entrate, attraverso l’apposita procedura disponibile nella sezione dell’area riservata “Servizi per” alla voce “Comunicare”, accessibile con le credenziali SPID, Entratel e Fisconline, o Carta Nazionale dei Servizi (CNS).

In particolare: • dal 1° al 31 marzo dell’anno per il quale si chiede l’agevolazione: è necessario inviare la “Comunicazione per l’accesso al credito d’imposta”, che è una sorta di prenotazione delle risorse, contenente (oltre ai dati degli investimenti

effettuati nell’anno precedente) i dati degli investimenti già effettuati e/o da effettuare nell’anno agevolato; • dal 1° al 31 gennaio dell’anno successivo: i soggetti che hanno inviato la “comunicazione per l’accesso” debbono inviare la “Dichiarazione sostitutiva relativa agli investimenti effettuati”, resa ai sensi dell’articolo 47 del decreto del Presidente della Repubblica 28 dicembre 2000, n. 445, attestante gli investimenti effettivamente realizzati nell’anno agevolato.

Il credito di imposta è utilizzabile unicamente in compensazione, ai sensi dell’art. 17 del decreto legislativo 9 luglio 1997, n. 241, presentando il modello di pagamento F24 esclusivamente attraverso i servizi telematici dell’Agenzia delle Entrate (a partire da quinto giorno lavorativo successivo alla pubblicazione dell’elenco dei soggetti ammessi). Ai fini della fruizione del credito è necessario indicare, in sede di compilazione del modello F24, il codice tributo 6900, istituito dall’Agenzia delle Entrate con Risoluzione n. 41/E del 8 aprile 2019.

ECONIMIA E MERCATI

ANNO DA RECORD PER EU AUTOMATION Anno da record per il fornitore di parti per l’automazione EU Automation, che è riuscito a creare nuova occupazione e incrementare le vendite nonostante il difficile periodo. L’organico aziendale è infatti cresciuto del 14% nel 2020 e le sue attività globali si sono ampliate del 45% negli ultimi tre anni, il che lo rende uno dei fornitori europei di parti per l’automazione in più rapida crescita. Ad oggi, EU Automation ha venduto più di un milione di parti per l’automazione in tutto il mondo, aiutando migliaia di produttori a mantenere la piena operatività.

“Siamo molto orgogliosi di quanto velocemente sia cresciuta l’azienda. In particolare, siamo lieti di assistere all’espansione del nostro team globale, nonostante le difficoltà che abbiamo tutti dovuto affrontare nel 2020” ha dichiarato Jonathan Wilkins, direttore presso EU Automation. “Questo è il frutto del duro lavoro di tutto il team nonché della fiducia e delle fedeltà dei nostri clienti”.

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PANORAMA I N FOR MAZ ION E DAL MON DO TECNOLOG ICO

NUOVO MODULO DI SICUREZZA MYPNOZ

PILZ PRESENTA LA NUOVA SOLUZIONE SICURA ED EFFICIENTE PER LA CONFIGURAZIONE DI MACCHINE E IMPIANTI Di Cristina Gualdoni 12

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“S

arà eccitante: oggi presentiamo per la prima volta la nostra nuova innovazione nel campo dei moduli di sicurezza!” Così il Vice Presidente Marketing e Comunicazione Horst-Dieter Kraus ha aperto la conferenza stampa di quest’anno a cui hanno partecipato, in una sala stampa digitale, giornalisti da ben 17 paesi diversi.

Nel 2021 come ha ricordato Susanne Kunschert, Managing Partner, si festeggiano i 10 anni di Industria 4.0, ma ancora oggi è un concetto difficile da metabolizzare.

“Puoi acquistare tecnologie, ma non puoi acquistare l’atteggiamento e la motivazione delle persone. Solo se le persone sono pronte a unirsi al viaggio, la transizione può funzionare bene. In futuro – ha continuato Susanne Kunschert - l’industria avrà sempre più bisogno di produrre lotti individuali e più sofisticati allo stesso prezzo, al fine di soddisfare le mutate esigenze del mercato” E così Pilz per il suo ultimo modulo di sicurezza, myPNOZ, è andato oltre il semplice concetto di Industrie 4.0, creando un sistema completo e automatizzato, dall’ordine alla messa in servizio. Grazie a myPNOZ, Pilz può offrire soluzioni di sicurezza personalizzate, realizzate in lotti unici in base ai requisiti specifici del cliente.

I moduli di sicurezza consentono di controllare in sicurezza funzioni come l’arresto di emergenza o il comando a due mani su presse e macchine. MyPNOZ offre, grazie ai diversi moduli e categorie dell’apparecchio disponibili, innumerevoli opzioni di composizione e configurazione.

Per poter offrire una sicurezza tanto personalizzata Pilz ha sviluppato una struttura base digitale completa per la sua ultima creazione. L’obiettivo è quello di realizzare insieme al cliente il suo prodotto personalizzato dedicato all’automazione.

“La sfida consisteva nel fornire agli utenti un modo completamente nuovo di ottenere la loro soluzione per la loro applicazione di sicurezza in modo tempestivo”, ha aggiunto Harald Wessels, Vice President Product Management di Pilz.

“MyPNOZ rappresenta una nuova

Vice President Marketing and Communications H.-D. Kraus

generazione di relè di sicurezza modulari in Pilz, colmando il divario tra il classico relè di sicurezza e i nostri piccoli controllori di sicurezza programmabili PNOZmulti”.

“Abbiamo sviluppato inoltre strutture di produzione standardizzate, che utilizzano software per monitorare la produzione di myPNOZ nella filiale.” Grazie a myPNOZ Pilz ha sviluppato un nuovo BusinessModel digitale per i componenti di automazione.

“Questa è un’altra pietra miliare sulla strada verso Industry 4.0”, ha concluso Harald Wessels.

Un unico prodotto, innumerevoli opzioni Inizialmente l’utente rileva via web i propri requisiti grazie al tool online dedicato myPNOZ Creator. In myPNOZ Creator l’utente, ovvero il cliente, crea la soluzione completa più adatta alle proprie esigenze, scegliendo tra una gamma di opzioni disponibili. Gli utenti possono contare su un prodotto personalizzato: grazie all’ordine di allacciamento, la logica del collegamento delle funzioni di sicurezza è già definita e non sono necessarie conoscenze software. myPNOZ viene fornito già pronto per l’installazione.

Il prodotto si contraddistingue così per le fasi di montaggio e configurazione

Susanne Kunschert, Managing Partner

particolarmente snelle.

Le specifiche e tutte le altre informazioni sono gestite con un workflow completo e automatizzato, senza la necessità di ulteriori inserimenti, dall’ordine alla produzione, fino alla spedizione. Anche per questo aspetto Pilz punta sulla decentralizzazione: il prodotto può essere realizzato, come di consueto, nei siti produttivi oppure, in caso di necessità, può essere fabbricato, configurato e sottoposto a test finale direttamente nei depositi di consegna partendo da un semilavorato. Il cliente riceve così in tempi rapidissimi il “suo” myPNOZ, già pronto per la messa in servizio. Il montaggio nel quadro elettrico è l’unica operazione che richiede l’impiego di un cacciavite.

Modularità ampia e completa per una maggiore flessibilità Il modulo di sicurezza myPNOZ controlla le funzioni di sicurezza arresto di emergenza, riparo mobile, barriera fotoelettrica, pulsante bimanuale IIIA/C e pulsante di enable. È composto di un modulo principale con un massimo di 8 moduli di espansione combinabili liberamente. myPNOZ con struttura modulare offre ben 12 moduli di espansione differenti: 4 moduli di uscita e 4 moduli di ingresso e anche 4 moduli di ingresso/ uscita. Ogni modulo di ingresso è in grado di monitorare due funzioni di sicurezza: ciò consente di ridurre al minimo i costi per l’hardware e anche tempi e costi di cablaggio. È possibile controllare numerosi sensori di sicurezza senza avere la necessità, come avveniva in passato, di cablare molti relè. A ciò si aggiunga che, con myPNOZ, è consentita la creazione di più zone di sicurezza che controllano, in modo indipendente le une dalle altre, parti di impianto che sono azionate separatamente.

Tutto questo contribuisce a incrementare la disponibilità dell’impianto, visto che le parti della macchina possono essere disattivate in modo indipendente. Il modulo principale è sottilissimo (17,5mm) e dispone già di una funzione di sicurezza di livello superiore. Quest’ultima agisce su tutte le uscite in modo indipendente rispetto alle altre eventuali zone di sicurezza. I moduli di uscita si attivano, a scelta, in modalità ritardata o diretta e sono disponibili con M &A | MARZO 2021

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PANORAMA Un approccio nuovo per ridurre la complessità «Per il nostro myPNOZ non solo abbiamo sviluppato un nuovo hardware relè ma abbiamo anche rivoluzionato l’approccio al prodotto Pilz; e questo vale tanto per il cliente quanto per noi stessi. Per fare ciò non abbiamo certo reinventato il mondo dell’automazione ma l’abbiamo ristrutturato perché sia più confortevole per il cliente» afferma Thomas Pilz, dirigente e socio di Pilz GmbH & Co.KG. «myPNOZ offre una customer experience completamente nuova all’utente, in termini di selezione, ordine e installazione di componenti industriali.

Il supporto offerto dal tool permette di semplificare le fasi di selezione e Grazie all’applicativo online myPNOZ Creator, semplice e intuitivo, gli utenti creano il “proprio” relè di sicurezza ordinazione e evitare le fonti di errore; myPNOZ personalizzato. (Foto: Pilz GmbH & Co. KG / © iStock.com/industryview) un aspetto di fondamentale importanza per i moduli di sicurezza il cui scopo uscite a relè o uscite a semiconduttore. all’alimentazione riducendo così l’onere è quello di proteggere le persone e In questo caso, myPNOZ è abilitato per di cablaggio. Da un lato, l’impianto viene la macchina» afferma Thomas Pilz collegamenti AND/OR di funzioni di quindi messo in servizio più rapidamente riferendosi ai vantaggi per il cliente. sicurezza, fatto questo che consente di e dall’altro è possibile ottimizzare i «Grazie allo sviluppo di myPNOZ realizzare applicazioni specifiche e su costi di manutenzione: se deve essere Creator, al collegamento in rete di misura per i clienti. sostituito un unico modulo, è possibile tutti i processi produttivi coinvolti e, . procedere con immediatezza al cambio ad esempio, all’utilizzo di un banco di Engineering logico e sicuro! del modulo senza dovere smontare montaggio speciale siamo perfettamente A seconda dei requisiti di sicurezza, l’intero sistema. myPNOZ dispone in grado di controllare la complessità l’utente connette, con collegamenti AND/ inoltre di una diagnostica ampliata a che sta alla base di un prodotto OR, le funzioni di sicurezza, quali ad LED per ciascun modulo e per ciascun personalizzato” sintetizza Thomas Pilz. esempio arresto di emergenza o riparo ingresso di sicurezza con conseguente mobile. L’applicativo online myPNOZ accelerazione nell’individuazione di guasti Interazione tra automazione, Creator visualizza, con un simbolo o icona, ed errori e riduzione dei tempi di fermo IT e OT gli errori logici nella sequenza delle funzioni macchina. Il vasto numero di moduli Il presupposto per la realizzazione in lotti di sicurezza. Agli utenti è consentito disponibili e la loro semplice gestione unici di prodotti con un numero elevato di aggiungere ulteriori funzioni di sicurezza, consentono all’utente di comporre varianti, come myPNOZ, è l’interconnessione a piacere, e specificare dettagli, come ad sempre la soluzione più idonea alle di automazione, OT (office technology) e esempio un ritardo all’eccitazione o alla esigenze del momento. Ciò garantisce la IT. « L’aspetto interessante è che i modelli diseccitazione. Grazie alla simulazione massima flessibilità per l’intero ciclo di di business digitali non vedono solo la del tool online myPNOZ Creator si può vita e anche per successivi adattamenti a responsabilità dello sviluppo del prodotto immediatamente verificare se un circuito macchine e impianti. bensì anche il coinvolgimento dell’ufficio IT. e/o un progetto di sicurezza siano in grado Ogni volta che in azienda si parla di Industrie di soddisfare i requisiti richiesti. In questo 4.0 è indispensabile coinvolgere l’ufficio IT fin modo è possibile ridurre il numero di guasti dall’inizio» ribadisce Thomas Pilz. ed errori accelerando la messa in servizio.

Foto apertura: Didascalia: L’innovativo Semplicità e rapidità di montaggio modulo di sicurezza myPNOZ di Pilz è una Con myPNOZ i moduli vengono vera pietra miliare al fine della digitalizzazione collegati tra loro con semplicità tramite nell’industria: grazie a myPNOZ, Pilz offre connettore BUS. Tutto il sistema è soluzioni di sicurezza che vengono realizzate alimentato inoltre con tensione grazie in lotti da uno, secondo i requisiti specifici al modulo principale. Ciò significa che del cliente. (Foto: Pilz GmbH & Co. Harald Wessels, Vice President Product solo quest’ultimo deve essere collegato KG/© iStock.com/Suradech14)  14

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PANORAMA

HEXAGON SPONSOR DELL’ITALIA A EXPO 2020 DUBAI CON LA

DIGITALIZZAZIONE DEL DAVID DI MICHELANGELO GRAZIE A SOFISTICATE E INNOVATIVE TECNICHE DI DIGITALIZZAZIONE L’ITALIA PORTERÀ A EXPO 2020 DUBAI UNA COPIA PERFETTA DEL DAVID DI MICHELANGELO a cura della redazione

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a Divisione Commerciale Italia di Hexagon, che ha siglato un contratto di sponsorizzazione con il Commissariato Generale di Sezione per la partecipazione italiana all’Esposizione Universale, è stata selezionata dall’Università di Firenze per la prima fase del progetto di riproduzione in scala reale del capolavoro di Michelangelo Buonarroti.

I tecnici di Hexagon Italia stanno infatti eseguendo le scansioni per realizzare il cosiddetto “gemello digitale”, che sarà successivamente utilizzato per produrre una copia fisica di altissima definizione e precisione. La digitalizzazione viene eseguita con due diversi strumenti, un laser tracker Leica Absolute Tracker AT960 e uno scanner a luce strutturata StereoScan Neo. L’originale del David, uno dei più importanti capolavori dell’arte scultorea del Rinascimento italiano, è conservato a Firenze presso la Galleria dell’Accademia di Firenze che ora, sotto l’egida del Ministero dei Beni Culturali e Turismo e del Commissariato

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italiano per Expo 2020 Dubai, guida il sofisticato progetto di ri-produzione. Sotto la curatela scientifica dell’Università di Firenze, il valore del progetto sarà reso visibile nei diversi passaggi: dal processo di acquisizione digitale dei dati fino alla fresatura del materiale plastico che vi darà forma e che nei prossimi mesi vedrà impegnati scienziati, tecnici, curatori, artigiani, docenti e studenti universitari. La copia fisica ricavata dai dati raccolti sarà rifinita esteticamente da maestri restauratori ed infine trasportata a Dubai per essere esposta all’interno del Teatro della Memoria del Padiglione Italia a Expo, al via il primo di ottobre.

“Hexagon Italia - selezionata per questo progetto grazie alle capacità dei suoi tecnici e alle caratteristiche degli strumenti utilizzati, in grado di garantire sia la precisione nella scansione di un oggetto di dimensioni così grandi che la definizione dei dettagli in una unica soluzione - è orgogliosa e onorata di essere stata selezionata per questo importante progetto, che non solo ha una grande rilevanza tecnologica e di immagine, ma che sarà di spunto per l’applicazione di tecnologie comunemente utilizzate in ambito industriale anche nel campo della tutela dei beni culturali e della ricerca scientifica, contribuendo in questo modo alla divulgazione e allo studio del patrimonio artistico del nostro Paese” ha dichiarato Cesare Cassani, responsabile Sistemi di Misura Portatili e Automazione della Divisione Commerciale Italia. 

PANORAMA

EQUIPPED TO IMPROVE ™ GUIDA PER MIGLIORARE LA PRODUTTIVITÀ

UNA BUONA MANUTENZIONE PREVENTIVA CON IL COINVOLGIMENTO DEGLI ADDETTI ALLE MACCHINE È UNA PRASSI CHE MIGLIORA LA PRODUTTIVITÀ. LA NUOVA GUIDA TORK FORNISCE CINQUE PUNTI PER UTILIZZARE “KAIZEN” E RAGGIUNGERE UN VANTAGGIO COMPETITIVO SOSTENIBILE a cura della redazione 18

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T

ork, un marchio di Essity, sta lanciando una nuova guida alla filosofia “kaizen” orientata ad aiutare le aziende a implementare una cultura del miglioramento continuo. Kaizen è la teoria della gestione giapponese che sostiene che tutti i dipendenti devono essere coinvolti nel miglioramento. Offre importanti informazioni alle industrie che cercano di aumentare la produttività ed è ulteriormente supportato da una nuova ricerca tra gli addetti alle macchine Equipped to Improve ™ - Guida per migliorare la produttività, è liberamente disponibile per il download a questo link e contiene cinque suggerimenti concreti per implementare la cultura del miglioramento continuo e alla fine raggiungere un vantaggio competitivo sostenibile.

Nello sviluppo della nuova guida, Tork ha collaborato con l’esperto di kaizen Jonas Svanäng. Jonas ha imparato e studiato il kaizen migliorando le performances delle fabbriche Toyota e ha applicato lo stesso metodo in più di 100 organizzazioni a livello internazionale e oggi è regolarmente invitato a condividere i suoi pensieri su kaizen in occasione di importanti conferenze in tutto il mondo. L’obiettivo di kaizen è stabilire una cultura del miglioramento continuo andando a incidere sui comportamenti delle persone.

Quando l’azienda adotta una mentalità kaizen, ai dipendenti viene data l’opportunità di influenzare la loro attività, ciò porterà a dipendenti più motivati. Gli addetti alle macchine in produzione sono quelli che lavorano più vicino alle zone in cui sorgono problemi o ostacoli evitabili (nel linguaggio kaizen, Muda significa spreco di attività / processo). Facile comprendere che sono proprio loro a svolgere un ruolo fondamentale nella prevenzione e nel miglioramento della produttività. Una recente ricerca di Tork mostra che l’89% degli addetti alle macchine ritiene che “continuare a migliorare le nostre routine di manutenzione preventiva è importante” e l’87% concorda sul fatto che “la manutenzione preventiva riduce i guasti e il tempo di produzione perso”.

“Vogliamo aiutare le aziende a migliorare le routine di manutenzione preventiva, in particolare quelle orientate alla manutenzione autonoma, contribuendo con prodotti intelligenti e innovativi a migliorare

l’efficienza e ridurre gli sprechi. Perché sappiamo che anche piccoli cambiamenti sono parte di iniziative di miglioramento continuo e possono avere un impatto significativo su qualità, costi e consegne” ci spiega Jenny Turner, Marketing Director for Industry for Essity’s professional hygiene business. Tork offre un’ampia gamma di prodotti per la pulizia professionale come parte del sistema Tork Performance, per ottimizzare le operazioni di pulizia negli ambienti industriali. Il sistema include una varietà di panni / panni per la pulizia e robusti dispenser che offrono una gamma

di opzioni di montaggio che consente di posizionarli a portata di mano dell’operatore.

L’89% degli addetti alle macchine concorda sul fatto che avere distributori di panni industriali robusti e professionali a portata di mano, supporterebbe la pulizia, l’efficienza e una manutenzione preventiva. Per saperne di più su come implementare metodologie di lavoro kaizen, inclusi importanti suggerimenti per aiutarti a iniziare, visita https://www.tork.it/ attrezzatipermigliorare e scarica Equipped to Improve - Guida per migliorare la produttività. 

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PANORAMA

MANUTENZIONE PREVENTIVA E PREDITTIVA PER GRANDI AZIENDE E PMI

CRESCE L’IMPORTANZA DELLE FUNZIONI CHE RENDONO LA FABBRICA CONFORME AI PRINCIPI DI INDUSTRIA 4.0: FRA QUESTE, LA MANUTENZIONE PREVENTIVA E PREDITTIVA. FONDAMENTALE PER ATTUARLA L’USO DI COMPONENTI INTELLIGENTI. CE NE PARLA L’INGEGNER SASCHA MARKERT SVILUPPATORE DEI NUOVI GIUNTI AIC DI R+W di Stefano Vinto 20

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I

l contesto competitivo in cui opera l’industria manifatturiera impone un’organizzazione sempre più efficiente, con impianti che funzionano sempre al meglio e senza fermi macchina. Le soluzioni IIoT (Industrial Internet of Things, IIoT) sono fondamentali per consentire la trasformazione della fabbrica in smart factory: sono ben conosciute dalla quasi totalità delle grandi aziende e messe in pratica dalla maggior parte di queste realtà.

Per le PMI va ancora recuperato un certo ritardo, ma la pressione in tal senso è forte: i benefici in termini di efficienza sono indubbi, mentre non vanno sottovalutate le ricadute positive dal punto di vista dell’immagine aziendale. Fra gli aspetti prioritari per l’evoluzione delle realtà produttive in chiave 4.0 rientra a pieno titolo la manutenzione predittiva e preventiva: permette agli impianti di funzionare sempre al meglio, evitando i lunghi e onerosi fermi macchina che un’azienda competitiva non si può più permettere. Interiorizzare la cultura dell’industria 4.0 e accettare la necessità di effettuare gli investimenti relativi diventano requisiti essenziali per modernizzare l’industria manifatturiera, migliorando l’efficienza e la competitività del comparto.

Dal punto di vista economico le agevolazioni fiscali aiutano, mentre sotto il profilo tecnico un valido supporto viene dalla componentistica intelligente, in grado di monitorare e di comunicare eventuali anomalie nel processo produttivo al loro verificarsi: eccesso di vibrazioni, temperature anomale, aumento dell’assorbimento di energia sono fattori che possono indicare una diminuzione dell’efficienza. Questi dati, raccolti, analizzati e archiviati in grandi quantità dagli impianti moderni, permettono di intervenire tempestivamente, anche da remoto, sui parametri di funzionamento per garantire uno svolgimento sempre ottimale del processo produttivo.

Interconnettere la meccanica con il software, la digitalizzazione e l’intelligenza artificiale è sempre più importante per trasformare gli impianti consentendo il controllo della qualità e le operazioni di manutenzione.

Giunto smart

del mercato per la miniaturizzazione dei macchinari, finalizzata al risparmio energetico. Abbiamo pensato che se avessimo potuto integrare la misurazione della coppia e della velocità nei nostri giunti, avremmo potuto risparmiare peso, rendendo superfluo l’uso di collegamenti a vite e cuscinetti di supporto aggiuntivi.

I giunti AIC con sensoristica integrata R+W, multinazionale tedesca leader nella progettazione e produzione di giunti di precisione e di trasmissione per l’industria, ha sviluppato nuove linee di giunti con sensoristica integrata per contribuire all’evoluzione delle fabbriche verso il modello 4.0.

Fin dal loro debutto sul mercato dei componenti, i giunti AIC (acronimo di “Artificial Intelligence Coupling”) con sensoristica integrata hanno riscosso un notevole interesse: la possibilità di misurare grandezze rilevanti per l’efficienza del processo direttamente della trasmissione è una novità che porta indiscutibili vantaggi a progettisti e aziende di produzione.

Ma come è partito e come si è evoluto il progetto che ha portato a questi giunti?

Lo abbiamo chiesto all’ingegner Sascha Markert, che ha sviluppato il prodotto all’interno di R+W. Quando avete capito per la prima volta che il mercato aveva bisogno di un giunto con sensoristica integrata? Ha ricevuto una richiesta esplicita da parte dei clienti o è stata un’intuizione da parte vostra?

Quando R+W ha avuto per la prima volta una visione sulla misurazione della coppia all’interno di un giunto eravamo nell’ormai lontano 2008. Si è rivelata però un’idea troppo in anticipo rispetto ai tempi, perché i sistemi di comunicazione wireless ad alta efficienza energetica non erano ancora disponibili all’epoca.

C’è sempre stata una domanda indiretta da parte Ing. Sascha Markert sviluppatore dei giunti AIC

Quando avete iniziato a progettare il nuovo giunto? Potrebbe descrivere brevemente le fasi, dalla progettazione al prototipo, al collaudo e alla produzione, fornendo una linea temporale?

All’inizio del 2019 abbiamo fatto i primi progetti. Più tardi nello stesso anno abbiamo costruito i primi prototipi per i test interni. Nel 2020 abbiamo spedito i primi prototipi con una fonte di energia a batteria per i collaudi sul campo, per testare la misurazione della velocità e della coppia e i componenti software e hardware.

A causa dell’elevata richiesta di prove continue abbiamo sviluppato i prototipi di apparecchiature per la ricarica a induzione nella seconda metà del 2020.

I primi progetti di impianti produttivi che utilizzano giunti con ricarica a induzione diventeranno operativi nel primo trimestre 2021.

Successivamente si verificherà un congelamento del progetto per preparare la produzione in serie.

Sulla base della sua precedente esperienza di lancio di nuovi prodotti, come descriverebbe la nascita di AIC? È stato particolarmente impegnativo in termini di risorse e di time-to-market?

R+W è nata e si è sviluppata come azienda produttrice di componenti meccanici. Guardando indietro e tenendo conto delle nostre origini, la sfida più difficile è stata quella di introdurre la conoscenza per lo sviluppo di hardware e software che si traduce in apparecchiature di misura.

La tecnologia AIC può essere integrata in qualsiasi giunto, ma qual è stato il primo tipo di giunto in cui avete inserito dei sensori? C’era una ragione specifica per questa scelta?

Il primissimo giunto con sensori è stato un albero di trasmissione di tipo ZAE. M &A | MARZO 2021

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PANORAMA

Poiché l’albero di trasmissione ZAE presenta un tubo di alluminio come collegamento tra gli elementi elastici, era chiaro per noi che questo era il più semplice da utilizzare: era già disponibile tutto lo spazio necessario all’inserimento della sensoristica.

Esiste una linea di produzione dedicata per i giunti AIC o vengono prodotti utilizzando le stesse linee che producono le versioni non AIC dei giunti?

Nelle fasi iniziali stiamo utilizzando la linea di produzione non-AIC, ma se ci sarà un aumento delle vendite potremmo decidere passare a una linea di produzione dedicata.

Quali sono state le reazioni dei primi clienti a cui vi siete rivolti con questa tecnologia? C’è stata qualche difficoltà a convincerli ad accettare questo nuovo paradigma?

Quasi tutti i nostri clienti sono stati contenti che abbiamo avuto il coraggio di provare qualcosa di nuovo. Il motivo è che il segmento dei giunti è molto lento ad adattarsi alle nuove tecnologie. Poter utilizzare tablet e smartphone per leggere i dati in diretta dalla trasmissione è diventato

istantaneamente lo sviluppo preferito dei nostri clienti. Ora il compito più grande per noi è quello di convincere il cliente che il nostro prodotto è affidabile nel lavoro quotidiano.

I giunti AIC sono molto nuovi, ma quale percentuale dei giunti che producete e vendete sarà AIC nel prossimo futuro?

Quali tipi di giunti pensate che saranno più richiesti nelle loro versioni AIC? Da quello che vediamo in questo momento gli alberi di trasmissione sono stati una buona scelta per cominciare.

Anche i giunti lamellari con distanziatore in acciaio e sensori integrati sembrano adattarsi alle esigenze dei clienti. La compatibilità con i modelli precedenti è un’opportunità molto conveniente per sostituire gli alberi di trasmissione esistenti con i giunti con allunga AIC: diventa così possibile monitorare al meglio i macchinari, anche nei casi in cui prima non era possibile, senza che sia necessario sostituirli.

Un altro esempio è quello di cambiare i mozzi (per adattarsi alle diverse dimensioni di foratura) e mantenere il distanziatore AIC. Questo offre al cliente la flessibilità di raccogliere dati da diverse macchine con un unico distanziatore AIC. La modularità dei nostri giunti offre al cliente una grande flessibilità per utilizzare il giunto AIC in modo efficiente.

Prevedete di creare elementi informativi o, quando ciò sarà possibile, di organizzare sessioni di formazione dal vivo per aiutare i clienti a sfruttare appieno il potenziale dei giunti AIC, o pensate che i suoi vantaggi siano del tutto

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autoesplicativi?

Grazie al congelamento della progettazione e ai test sul campo che stiamo conducendo quest’anno raccoglieremo dati ed esempi di applicazione rilevanti.

A partire da questo inizieremo a creare materiale di formazione. Poiché il giunto AIC è stato progettato in modo che sia facile da usare, vogliamo anche assicurarci che il materiale di formazione sia di facile comprensione.

Quali industrie stanno dimostrando, o hanno già dimostrato, il maggior interesse per gli accoppiamenti CA? Potrebbe indicare esempi di successo nell’introduzione di questi accoppiamenti nei processi produttivi e/o suggerire quali applicazioni saranno realizzate nel prossimo futuro?

I banchi prova sembrano essere i candidati perfetti per i nostri giunti AIC. Il nostro giunto AIC si inserisce come soluzione snella, riducendo la necessità di utilizzare cuscinetti e supporti aggiuntivi.

Uno dei nostri clienti sta costruendo macchine per estrusori dove è installato solo un giunto. Sa quanta potenza entra nella macchina ma non sa cosa succede nel canale dell’estrusore. Vuole sostituire il giunto esistente con un limitatore di coppia collegato ad un giunto a disco con tecnologia AIC. In questo modo avrà la possibilità di osservare il comportamento dell’estrusore nel tempo per ottenere una migliore comprensione del processo.

Per maggiori informazioni sui giunti intelligenti AIC https://rw-italia.info/aiccoupling/ 

Attrezzati per migliorare Una guida per incrementare la produttività

89% degli operatori trova più semplice rilevare i guasti se la macchina è pulita

“Il miglioramento a volte può venire da luoghi inaspettati.”

– Jonas Svanäng, esperto di Kaizen Quando si parla di produttività, prestare attenzione alle piccole cose può avere un grande impatto.

“Attrezzati per migliorare: la guida di un esperto kaizen” spiega come il miglioramento può essere raggiunto anche attraverso la scelta dei prodotti per la pulizia. Collocarli direttamente nelle zone operative dello stabilimento può dare grandi frutti, coinvolgendo gli addetti nelle attività di manutenzione ordinaria, risparmiando in questo modo tempo e denaro.

Scarica la guida su: www.tork.it/AttrezzatiPerMigliorare Tork, un marchio Essity

STORIA

di copertina Vista aerea del quartier generale di Gerardi S.p.A. di Lonate Pozzolo (VA)

GERARDI: LA GIOVENTÙ DELLA MATURITÀ NATA CINQUANT’ANNI FA DA UN’IDEA DEL SUO FONDATORE IVANO GERARDI SR., GERARDI S.P.A. È ANCORA OGGI UN PUNTO DI RIFERIMENTO INTERNAZIONALE NEL SETTORE DELLE MORSE MODULARI DI PRECISIONE E ATTREZZATURE DI SERRAGGIO PEZZO di Fabio Chiavieri

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C

Cinquant’anni di attività rappresentano un traguardo davvero importante per un’azienda. Soprattutto se l’azienda in questione è ancora sulla cresta dell’onda e continua a evolversi seguendo le esigenze del mercato.

La storia della Gerardi S.p.A., fondata nel 1971 a Lonate Pozzolo a pochissimi chilometri dall’aeroporto di Milano-Malpensa, è cadenzata da alcune tappe fondamentali che trascendono momenti di crisi e altri più favorevoli dell’economia del nostro paese, perché alla loro base si pone costante il desiderio di crescere attraverso l’impegno e la passione per il proprio lavoro. Con questa mentalità, Ivano Gerardi Sr., al quale si è poi affiancato il figlio Ivano Jr., ha portato l’azienda di famiglia ad affrontare le sfide che via via il mercato presentava, superandole brillantemente e ponendo le basi per ulteriori passi in avanti. Facile a dirsi, ma molto più complesso da farsi.

«Durante tutti questi anni di lavoro non sono certo mancati i momenti difficili, che però abbiamo affrontato cercando di sfruttare anche le minime opportunità che ogni situazione ci offriva. È proprio durante uno

Componente di moto in lavorazione serrato con morsa FMS Gerardi

Ivano Gerardi Jr., Direttore generale di Gerardi S.p.A.

di questi periodi di difficoltà, la crisi petrolifera del 1973, che abbiamo deciso di diversificare la nostra attività, fino ad allora di contoterzista, per lanciarci nella produzione delle nostre prime morse di presa pezzo» spiega Ivano Gerardi Sr. Strategie vincenti, scelte appropriate e innovazione tecnologica è il mix che ha permesso a Gerardi di essere oggi il primo costruttore italiano di morse modulari di precisione e attrezzature per il serraggio pezzo per macchine utensili – a cui si aggiungono la serie di teste angolari per torni e centri di lavoro a CN impiegati in comparti molto evoluti come l’automotive e l’aeronautico – apprezzate per ampiezza di gamma e qualità di esecuzione.

Al processo di crescita sul mercato interno ed europeo si affianca, a fine anni ’80, il desiderio di internazionalizzare l’azienda che si concretizza con la costituzione di una joint-venture in Cina, di cui oggi Gerardi ha il pieno controllo, con una realtà locale. A questa viene affidata la produzione di accessori e parti di attrezzature secondo standard di qualità ISO 9001 a seguito di cospicui investimenti in macchine utensili di ultima generazione, alcune di queste, come le rettificatrici di precisione, sviluppate da Gerardi stessa. La voglia di espandersi sui mercati internazionali non si ferma però qui. Gli anni 2000 vedono, infatti, l’apertura della filiale negli Stati Uniti (2000), della filiale tedesca (2007), di quella nel Regno Unito (2010) e di uno stabilimento in India M &A | MARZO 2021

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STORIA

di copertina

Morsa CompactGrip Gerardi montata su un centro di lavoro a 5 assi

Morsa automatica autocentrante Grip Matic Gerardi

dedicato alla produzione di attrezzature per il mercato locale (2012). Il risultato è che oggi l’azienda Gerardi conta oltre 200 collaboratori in più di 50 paesi nel mondo.

Ciò che più colpisce è che circa il 10% del fatturato – derivante per più del 70% dall’export – viene reinvestito ogni anno in ricerca e sviluppo.

«La Cina rappresenta per Gerardi un mercato molto importante anche come sbocco per alcuni prodotti che realizziamo in Italia» precisa Ivano Gerardi Jr., Direttore generale dell’azienda.

La visione imprenditoriale di Gerardi, orientata al costante miglioramento dei processi produttivi e dell’organizzazione aziendale con l’obiettivo di garantire ai propri clienti prodotti e servizi di alto livello, ha portato, nel 2018, alla realizzazione di un nuovo sito produttivo totalmente automatizzato in ottica industria 4.0.

«Questa scelta – dice Ivano Gerardi Jr. – ci ha permesso di approcciare in modo diverso la gestione delle commesse e del flusso di lavoro secondo una logica innovativa che fa dell’automazione il punto cardine.

All’interno di questo nuovo stabilimento abbiamo installato un FMS con 50 pallet molto flessibile che, oltre a produrre cubi porta pezzo standard e personalizzati per centri di lavoro orizzontali – motivo

per cui è stato acquistato – può essere impiegato per la creazione di nuove linee di prodotto, dalla componentistica per teste angolari ai motorizzati e alle morse, affiancando così l’altro stabilimento italiano e lo stabilimento produttivo cinese impegnato nella costruzione di prodotti standard.

L’investimento complessivo ha riguardato anche 2 centri di lavoro in linea, uno

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Testa angolare linea Classic di produzione Gerardi

fuori linea e una macchina di misura di ultima generazione. Con il rinnovamento del parco macchine ci sentiamo pronti per affrontare le sfide che ci attendono quando finirà questa terribile pandemia, tenendo presente che l’agguerrita concorrenza asiatica ha già fatto investimenti analoghi. Non escludiamo, pertanto, di replicare questa esperienza anche all’estero per poter costruire direttamente in loco.»

Esempio di isola di produzione robotizzata presente negli stabilimenti Gerardi Nuova pinza di presa pezzo per robot firmata Gerardi

Un’offerta tra le più ampie del mercato La forza di Gerardi S.p.A. consiste in un’ampia gamma di prodotti che copre l’intero panorama di sistemi di serraggio quali morse, portapezzi, piastre e sistemi zero-point “chiavi in mano”, ponendosi di fatto come unico interlocutore agli occhi del cliente.

«La modularità – spiega Ivano Jr. – è l’elemento distintivo principale dei nostri prodotti, dove per modularità non si intende “uguali per tutti”: in realtà si tratta di una caratteristica molto apprezzata dagli utilizzatori che spesso possono riconfigurare o aggiornare sistemi precedentemente acquistati per nuove esigenze produttive. In questo modo siamo in grado di combinare sistemi standard, configurandoli secondo la necessità della clientela con vantaggi anche in termini di prezzo. Non è un caso, infatti, se negli anni è cresciuta la realizzazione di attrezzature di presa pezzo personalizzate studiate per rispondere al meglio alle esigenze del cliente e per ottimizzare i cicli di lavoro. Un’altra peculiarità della nostra azienda è la presenza capillare su tutto il territorio garantita da un network di distributori specializzati e costantemente aggiornati attraverso corsi di formazione organizzati direttamente dalla nostra sede principale di Lonate Pozzolo.»

Per quanto riguarda il futuro, Gerardi punta molto sulla possibilità di inserire i propri prodotti in un contesto produttivo sempre più automatizzato all’interno delle imprese manifatturiere. Per questo motivo ci sarà un ampliamento della gamma di morse automatiche idrauliche e pneumatiche – proposte col nome Grip Matic – e un’estensione dell’offerta nel comparto della presa pezzo con le pinze di presa per i robot: una sorta di “morse” pneumatiche meno strutturate, dotate di ganasce adatte alla funzione di spostamento dei pezzi, con la particolarità che si devono adattare a tutti i pezzi che i robot devono manipolare. «L’utilizzo dei robot all’interno dei processi produttivi sta aumentando di anno in anno – dichiara Ivano Jr. Stiamo

iniziando a interfacciarci con i system integrator dei vari robot presenti sul mercato che rappresentano i nostri potenziali nuovi clienti e con i quali abbiamo intenzione di sviluppare soluzioni innovative per distinguerci ancora una volta sul mercato.»

L’ampia gamma dell’offerta caratterizza anche la divisione Tooling che comprende teste angolari (Linee Evolution e Classic), moltiplicatori di giri (Linea Evolution) e portautensili motorizzati per centri di tornitura a CN. In particolare, per le teste angolari, Gerardi offre un servizio, disponibile in tutta Italia, di messa a punto direttamente in macchina che permette al cliente di essere operativo fin da subito.  M &A | MARZO 2021

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DOSSIER

Foto @ Additive Italia

MACCHINE E SISTEMI PER L’ADDITIVE MANUFACTURING

A CURA DI PATRIZIA RICCI

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DOSSIER M A C C H I N E E S I S T E M I P E R L’ A D D I T I V E M A N U F A C T U R I N G

Polipropilene di Basf per tecnologia HP_3 (data courtesy of Oeschier_ fonte: Elmec 3D)

LA RIVOLUZIONE DELLA MANIFATTURA ADDITIVA DALLA MODELLAZIONE 3D ALLA STAMPA 3D, PASSANDO PER IL DESIGN GENERATIVO, AL SERVIZIO DELLA MASS CUSTOMIZATION CON L’OBIETTIVO DI RIDURRE SPRECHI E COSTI ED AUMENTARE PRODUTTIVITÀ E CREATIVITÀ 30

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L’

L’Additive Manufacturing è senza alcun dubbio una delle più potenti tecnologie abilitanti legate all’industria 4.0, fino a qualche tempo fa esclusivamente ed oggi, erroneamente, collegata alla prototipazione rapida. Se consideriamo la traduzione letterale, con manifattura additiva si intende la creazione di oggetti con forme complesse, dal punto di vista geometrico o del ciclo di produzione, mediante aggiunta di materiale a materiale, una sorta di rivoluzione nelle lavorazioni meccaniche industriali. La stampa 3D in ambito industriale, viene utilizzata in generale ovunque siano richieste forme complesse, tempi di sviluppo rapidi, capacità di integrare componenti per semplificare il design, alta flessibilità e personalizzazione. Nata nel mondo della prototipazione rapida, la produzione con la stampa 3D viene oggi utilizzata per la realizzazione di pezzi tecnici, dalle geometrie complesse, per serie di produzione altamente personalizzabili e limitate, e costituisce un nuovo segmento di mercato di grande interesse.

Per soddisfare questa richiesta, i produttori di stampanti 3D hanno sviluppato diverse tecniche di Additive Manufacturing, a seconda del tipo di prodotto, della precisione richiesta e dei materiali, in linea con i paradigmi dell’industria 4.0. La scelta dei possibili materiali spazia tra resine plastiche, ceramica, metallo o cera e si amplia giorno dopo giorno. Si può usare un liquido fotosensibile che viene solidificato tramite un laser che segue la geometria da creare (Stereolithography), oppure si può impiegare una bobina di materiale plastico che viene fuso ed applicato da una testa che viaggia su un sistema elettromeccanico a 3 assi (FusedFilamentFabrication).

La fusione di una polvere di materiale metallico, utilizzando un fascio di elettroni generato da una testa mobile, è una tecnica sviluppata per applicazioni aeronautiche, mentre altre tecnologie permettono la creazione di oggetti elastici ed isotropici, trasparenti. Le applicazioni della stampa 3D sono in continua espansione. Basti pensare alle potenzialità offerte dalla versatilità e personalizzazione della stampa 3D in campo medicale per la generazione di protesi su misura o a quanto è stato possibile fare nell’ultimo anno a seguito dell’enorme richiesta di dispositivi di protezione dovuta alla situazione pandemica mondiale che ha sconvolto il pianeta. Nell’ambito aeronautico, una specifica tecnologia di Additive Manufacturing chiamata EBM (Electron BeamMelting) viene utilizzata per la produzione di pale per le turbine dei motori aeronautici.

Le stampanti 3D rappresentano un cambiamento culturale paragonabile al passaggio dal tecnigrafo al CAD bidimensionale negli anni ’80 e successivamente, negli anni ‛90, dal CAD bidimensionale a quello tridimensionale. Il vantaggio va ricercato non solo nel minor tempo di produzione ma anche nel salto di qualità della modernizzazione operativa.

È proprio il comparto industriale il maggior beneficiario dell’immissione di tecnologie, la stampa tridimensionale su tutte, che consentono di minimizzare costi e sprechi, riducendo il time to market. Oggi il mercato richiede i prodotti caratterizzati da una complessità e una customizzazione sempre crescenti, e con sempre maggiore velocità: prodotti che devono essere, al contempo, più leggeri, più resistenti e più flessibili. In questi termini, l’additive manufacturing si colloca all’interno del mercato manifatturiero per abilitare componenti che prima erano o troppo difficili o tropo costosi. Queste sfide possono essere affrontate a partire dalla fase di concept design, con cui definire il nuovo prodotto, a cui segua la fase realizzativa, che sull’onda di una produzione flessibile, si apra alle nuove tecnologie di additive manufacturing. Con queste è possibile innovare e riprogettare il prodotto in un’ottica 4.0. Il digital twin, dunque, diventa il core di tutto il processo di sviluppo produttivo. In particolare, avvantaggiandosi della cosiddetta additive manufacturing mista, si potrebbero produrre pezzi liberi dalle strutture di supporto, leggeri, ottimizzati nella forma, da inserire insieme ad altri componenti. Funzionalità intelligenti che permettono di simulare ciò verrà realizzato con la macchina prima di farlo veramente, consentirà di evitare danni e definire le strategie migliori.

Ma è il generative design la tecnologia più innovativa: attraverso cloud e attraverso cloud e intelligenza artificiale, sarà in grado di affiancare i designer e i progettisti attraverso una serie di soluzioni geometriche e sovvertirà in un futuro a breve termine il concetto stesso di progettazione, imitando l’approccio evolutivo della natura al design, generando forme differenti da quelle solitamente create dagli algoritmi, e consentendo di cambiare il ciclo di produzione, specificando anche con che tipo di tecnologia si vuole lavorare. I progettisti o gli ingegneri inseriscono gli obiettivi di progettazione in un software di design generativo, insieme a parametri quali materiali, metodi di produzione e vincoli di costo. A differenza dell’ottimizzazione topologica, il software esplora tutte le possibili permutazioni di una soluzione, generando rapidamente alternative di progetto. Il software impara da ogni iterazione cosa funziona e cosa no e crea rapidamente alternative al progetto ad elevate prestazioni. Con il design generativo non esiste un’unica soluzione, ma potenzialmente migliaia di ottime soluzioni. Basterà scegliere il design più adatto alle proprie esigenze e stamparlo in 3D. Il design generativo consente di creare forme complesse e reticoli interni ottimizzati, spesso impossibili da realizzare con i metodi di produzione tradizionali, e al contrario, possibili utilizzando i nuovi metodi di produzione additiva. Nel dossier che segue, le soluzioni e le proposte di alcune delle più importanti aziende del settore.

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DOSSIER M A C C H I N E E S I S T E M I P E R L’ A D D I T I V E M A N U F A C T U R I N G

ADDITIVE ITALIA

ADDITIVE ITALIA SRL (O ADD+IT) È UNA GIOVANE AZIENDA BERGAMASCA NATA NEL 2018 PER ACCOMPAGNARE LE REALTÀ MANIFATTURIERE NELLA TRANSIZIONE TECNOLOGICA E CULTURALE VERSO L’ADOZIONE DELL’ADDITIVE MANUFACTURING IN AMBITO INDUSTRIALE

GENERATIVE DESIGN E ADDITIVE

MANUFACTURING PER METALLI

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A

Affiancando le aziende, Add+it vuole aiutare a pianificare e costruire un processo industriale digitale, robusto, efficace ed efficiente. A tal fine Add+it mette a disposizione un luogo nel quale le competenze di design, progettazione e ingegneria per la manifattura additiva si integrano con quelle offerte dalle numerose collaborazioni di aziende specialistiche. Sono varie le collaborazioni intraprese, sia con professionisti di specifici aspetti tecnologici e processi industriali rivolti alla stampa 3D che con costruttori dei diversi sistemi di manifattura additiva per metallo e polimero.

Design for additive manufacturing

Utilizzato per sfruttare l’enorme libertà di progettazione che viene fornita con la stampa 3D, il design for additive manufacturing (DfAM) consente ai produttori di usufruire di una serie di vantaggi - dalla geometria altamente complessa all’uso di strumenti di generative design - e di creare componenti che altrimenti sarebbe troppo difficile o costoso realizzare con metodi di produzione tradizionali. Il generative design utilizza strumenti software per creare parti altamente ottimizzate, supportate da complesse simulazioni computazionali. Costruite per resistere a carichi specifici e progettate in base a vincoli definiti dall’utente, la progettazione generativa posiziona il materiale solo dove è necessario, ottenendo componenti che sono fino al 50% più leggere, ma ugualmente resistenti, rispetto ai design convenzionali. Creare la complessa geometria di tali componenti tramite metodi tradizionali non sarebbe solo difficile, se non impossibile, ma sarebbe anche estremamente costoso e dispendioso in termini di tempo. Aspetto chiave della giovane startup è sicuramente la progettazione secondo i criteri dell’additive manufacturing fondata sull’utilizzo di un crescente portafoglio di strumenti di progettazione avanzati che ruotano attorno al concetto del “simulation-driven engineering” in costante evoluzione grazie alla continua collaborazione con aziende produttrici di software. Una competenza che ha potuto maturare anche grazie all’ausilio di sistemi di prototipazione rapida in metallo come quella presente nel nuovo laboratorio di Bagnatica. Add+it, infatti, è stata una delle prime realtà europee ad installare la tecnologia di stampa StudioSystem+ di Desktop Metal nell’agosto del 2019.

Il sistema StudioSystem+ Nel dettaglio StudioSystem+ di Desktop Metal è una tecnologia di Il sistema completo StudioSystem+ di Desktop Metal, in basso i vari step del processo: materia prima in rods, stampa, debinding, sinterizzazione e rimozione manuale dei supporti.

stampa Metal FDM (Fused Deposition Modeling) basata sulla sinterizzazione di metallo, dedicata alla prototipazione e alle attività di ricerca e sviluppo. Soluzione utile per validare geometrie e piccoli lotti di produzione in fase di sviluppo prodotto, in previsione dell’adozione di sistemi di produzione industriali come quelli di Metal Binder Jetting (MBJ). Il sistema StudioSystem+ si compone di tre unità, stampante, debinder (sistema che permette il lavaggio per la rimozione del legante polimerico) e forno di sinterizzazione.

A differenza delle più note tecnologie di Metal Additive Manufacturing (MAM), basate sulla fusione di strati di polvere tramite fasci laser (Selective Laser Melting - SLM), un sistema come quello di Desktop Metal può essere impiegato direttamente in ufficio. L’eliminazione di polveri semplifica di molto il processo, che invece si basa sull’estrusione di rods (composte da un mix di metallo, cera e legante polimerico) su un piatto di stampa di 300x200x200mm. La velocità di stampa misurata si aggira intorno ai 4-5 cm3/h con una risoluzione massima di 50µm di altezza di layer. Altri aspetti che rendono molto interessante questa tecnologia sono sicuramente la facilità di cambio materiale, che può avvenire in meno di 10 min e la rimozione manuale dei supporti di stampa possibile grazie alla presenza di un sottile strato di ceramica presente tra la parte e il supporto stesso. Ad oggi i materiali disponibili sono: acciaio inox 17-4PH e 316L, AISI 4140, H13, Rame in purezza e Inconel 625 che arriverà per fine anno.

Il team di ingegneria ha acquisito particolare dimestichezza con il processo tecnologico che meglio di altri si presta per la prototipazione rapida di piccoli componenti funzionali, parti di ricambio o validazioni di nuove geometrie per Binder jetting. Additive Italia ha già sfruttato questa tecnologia per la prototipazione di componenti in diversi settori industriali come il navale, agricolo, O&G, automotive e meccanico. Ne è un esempio l’ultima realizzazione di pinze industriali per bracci Robot impiegati nella lavorazione di lamiere, progettata da Additive Italia con toolkit del software nTopology e prodotto con Desktop Metal Studio System in acciaio inossidabile 17-4PH. In soli 4 giorni è stato possibile riprogettare, stampare e sinterizzare il componente che necessitava l’aumento del grip di presa.

Oltre ad un componente più performante, Add+it è stata in grado di offrire una soluzione il 32% più leggera, economica e veloce, in grado di resistere in condizioni di lavoro critiche, limitando i giorni di fermo impianto.

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DOSSIER M A C C H I N E E S I S T E M I P E R L’ A D D I T I V E M A N U F A C T U R I N G La tecnologia Metal Binder Jetting Additive Italia crede molto nel poter sfruttare i vantaggi dell’additive manufacturing in ambito industriale per questo ha scommesso fin da subito sulla tecnologia di Metal Binder Jetting di prossima acquisizione. Il suo processo è molto semplice: una testina di stampa rilascia selettivamente un liquido legante su uno strato ti polvere metallica, proseguendo strato su strato viene realizzata la cosiddetta green part, pronta per essere sinterizzata. Ad oggi questa tecnologia è l’unica in grado di offrire una produttività in termini di cm3/h di alcuni ordini di grandezza superiore ai più performanti sistemi di manifattura additiva ad energia diretta (i sistemi laser superano di poco il centinaio di cm3/h mentre per il MBJ arriviamo a superare i 10’000 cm3/h); tecnologie a energia diretta che restano ottime per le applicazioni specialistiche nelle quali si sono sviluppate, qualificate e utilizzate con successo da anni (aerospace, defence, medicale piuttosto che soluzioni di manifattura ibrida e applicazioni speciali nei settori O&G e PowerGen). La produzione industriale necessita di un’elevata produttività e di un livello di costi che il MBJ

Gripper industriali per braccio robotico realizzato tramite tecnologia Metal Additive Manufacturing

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Prototipazione rapida

Il gancio scuotitore commissionato da Cifarelli Spa Azienda leader nella vendita di attrezzature per l’agricoltura e il giardinaggio, Cifarelli si trova a Voghera, in Italia. I ganci scuotitori sono utilizzati in molte parti del mondo per far vibrare i rami degli alberi, provocando la caduta a terra di noci, frutta e verdura in modo che possano essere raccolti. Il gancio della Cifarelli in questione è il migliore per le olive, consentendo la raccolta di oltre 2.000 kg di olive al giorno e potendo rimuovere il 95% del frutto senza danneggiare l’albero o le sue gemme. Sebbene venga normalmente prodotto in lotti di circa 1.000 pezzi tramite fusione a freddo dell’alluminio, Cifarelli ha anche la necessità di una produzione a più basso volume di ganci scuotitori personalizzati per clienti, frutti e regioni specifiche. Tuttavia, a causa del costo dell’investimento nell’attrezzatura, i ganci scuotitori personalizzati non possono essere prodotti economicamente per bassi volumi.

Alla ricerca di un metodo di produzione più economico per i ganci personalizzati, Cifarelli si è rivolta ad Additive Italia, avviando un progetto di R&D. La stampa sarebbe stata realizzata in acciaio, per questo Add+it l’ha ripensato per garantire che non fosse più pesante del componente originale in alluminio, poiché un peso ridotto è essenziale per ridurre le sollecitazioni sul motore.

Grazie a strumenti di ottimizzazione topologica, la tecnologia Studio System ™ ha reso possibile per Cifarelli la stampa di alcuni prototipi funzionali, impossibili con metodi tradizionali, di un gancio ridisegnato che, pur pesando lo stesso degli originali in alluminio, è molto più durevole e ottimizzato per la sua applicazione.

rende possibili, anzi estremamente profittevoli, se adottato all’interno di una adeguata strategia di evoluzione del processo industriale volta a cogliere tutte le opportunità di creazione di valore nel prodotto e nel processo. Tra i molti aspetti di questa evoluzione potenziale e le molte opportunità che apre si può pensare alla possibilità unica del MBJ di utilizzare tutta la gamma dei materiali largamente sperimentati da decenni nell’industria del MIM (metal injection molding) quindi ampiamente collaudati e disponibili in scala industriale a quotazioni che sono una frazione di quella dei materiali necessari ad esempio a tecnologie laser. Nel MBJ inoltre possono essere impiegati materiali che non sono utilizzabili nei sistemi ad energia diretta perché non saldabili (pensiamo ai carburi) piuttosto che combinazioni di polveri di leghe e di metalli ingegnerizzate per specifiche applicazioni (tecnica della diffusione). Il MBJ in sintesi rende disponibile su scala industriale un’ampia ricombinazione di opportunità offerte dalla scienza e dalla metallurgia a costi contenuti e con elevata efficienza produttiva.

Additive Italia, grazie alla collaborazione con le principali case produttrici dei sistemi MBJ di prossima introduzione, con primari produttori si sistemi di sinterizzazione a vuoto e trattamento termico, con università e centri di ricerca di livello internazionale, è in grado di accompagnare l’industria nello sviluppare le idee e le competenze necessarie a cogliere queste ed altre opportunità offerte dal MAM, sino all’elaborazione di modelli di costo di prodotto e di contabilità industriale. Anche grazie alla propria dotazione di sistemi in continuo aggiornamento, Additive Italia continuerà ad essere per loro un supporto nelle attività di R&D quando le attività industriali saranno avviate e dedicate al 100% al raggiungimento degli obiettivi, un supporto oltre all’attuale training per le attività di design e engineering anche per la qualifica degli operatori e la messa a punto dei processi per nuovi prodotti e materiali. 

DOSSIER M A C C H I N E E S I S T E M I P E R L’ A D D I T I V E M A N U F A C T U R I N G ALFATESTLAB

IL CONTROLLO DELLE PROPRIETÀ E CARATTERISTICHE DELLE POLVERI UTILIZZATE NEI PROCESSI DI PRODUZIONE ADDITIVA È UN PASSO FONDAMENTALE PER GARANTIRE UN PROCESSO EFFICIENTE E UN COMPONENTE FINALE DI QUALITÀ. PROBLEMI DI SCORREVOLEZZA O DI IMPACCAMENTO DELLE POLVERI PORTANO AD UNA RIDOTTA DENSITÀ BULK, A STRATI NON UNIFORMI, AD UNA BASSA RESISTENZA MECCANICA E/O A DIFETTI SUPERFICIALI

IL CONTROLLO DELLA SCORREVOLEZZA DELLE POLVERI METALLICHE NEI PROCESSI DI PRODUZIONE ADDITIVA

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La misura in cui il nuovo approccio produttivo additivo influenzerà l’industria dipende dallo sviluppo di macchinari veloci ed accurati ma anche dalla scelta di polveri in grado di soddisfare le richieste di questi strumenti. In effetti, sempre più attenzione viene spostata sulle polveri e su come possano essere applicate e riutilizzate. Identificare quali caratteristiche delle polveri consentano di ottenere prestazioni stabili e uniformi, permette di ottimizzare le nuove formulazioni; in questo modo si evitano sprechi di soldi e di tempo e si riduce la probabilità di incorrere in componenti finali difettosi. Le tecniche di misurazione delle polveri più conosciute, come l’angolo di riposo, il flusso attraverso un orifizio e la densità bulk, non sono in grado di caratterizzare accuratamente sottili differenze di comportamento delle polveri in processo. Alfatestlab è un laboratorio di analisi conto terzi che propone una serie di test dedicati al settore Additive Manufacturing. Alfatestlab utilizza l’FT4 Powder Rheometer®, un tester di polvere universale,

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in grado di eseguire test automatizzati, affidabili e completi, utili a comprendere il comportamento delle polveri e a misurarne le caratteristiche. Il reometro per polveri può misurare proprietà di flusso dinamiche, quantificando la resistenza della polvere al flusso mentre la polvere stessa viene forzatamente movimentata.

Lo strumento consente anche di misurare proprietà bulk, come la comprimibilità (per valutare quanto si comprime la polvere quando sottoposta a pressione), la permeabilità (per valutare quanto facilmente la polvere sia in grado di trasmettere aria al suo interno) e ovviamente la densità bulk.

Misurare la variabilità batch-to-batch La verifica di ogni lotto di polvere, prima che questo venga immesso nel ciclo produttivo, permette di evitare variazioni nelle prestazioni. Tuttavia, le tradizionali tecniche di caratterizzazione

delle polveri spesso non sono in grado di individuare le sottili differenze che possono impattare sulla produzione additiva, che opera con tolleranze ridotte.

Si prendano ad esempio in considerazione tre diverse polveri di acciaio inossidabile, che hanno mostrato prestazioni diverse nel processo di stampa (fig.1).

Le polveri A e B presentano FIG.1 entrambe un comportamento accettabile, mentre la polvere C causa blocchi e rivela scarse proprietà di deposizione, fornendo un prodotto finale fuori specifica. Le tre polveri non rivelano sostanziali differenze in termini di distribuzione granulometrica e mostrano un comportamento simile nei test di angolo di riposo e al flussimetro di Hall. A seguito di analisi con l’FT4, emergono sostanziali differenze tra i campioni che ben spiegano le prestazioni di processo. Nei test dinamici (figura 1), l’Energia Specifica del campione C si rivela essere maggiore, il che indica che questa polvere è maggiormente soggetta a fenomeni di frizione o di bloccaggio meccanico tra le particelle. Questa maggiore resistenza al flusso è causa comune di fenomeni di bloccaggio e di altri problemi di scorrevolezza in ambienti con bassi livelli di stress.

Rilevare le differenze tra polvere fresca e riutilizzata Riutilizzare le polveri per diversi cicli produttivi consente di abbattere i costi di acquisto di nuova materia prima e ridurre gli sprechi; tuttavia le polveri riutilizzate richiedono un’attenta verifica delle loro proprietà per valutare le variazioni avvenute durante il processo e capire se il loro riutilizzo sia possibile senza compromettere la qualità del componente finale. Con il reometro per polveri è stato possibile caratterizzare il comportamento delle polveri vergini ed usate, illustrato in figura 2. Confrontando i risultati dell’analisi sulla polvere vergine e quella riutilizzata, è evidente come il processo abbia influito sulle proprietà di scorrevolezza: la polvere riutilizzata non fluirà come la polvere vergine e non si comporterà adeguatamente durante il processo. La polvere trattata in un processo additivo può contenere aggregati sotto forma di particelle più grandi, oppure può subire modifiche chimiche, come ad esempio le contaminazioni. Gli esperimenti effettuati hanno anche consentito di verificare se, tramite setacciatura, fosse possibile ripristinare la condizione iniziale della polvere: nonostante un miglioramento della scorrevolezza, la polvere non presenta lo stesso FIG.2

valore di energia di flusso della materia prima. Sono stati effettuati ulteriori esperimenti per verificare la possibilità di miscelare le due polveri insieme per formare un feed (materia prima) accettabile. Questi risultati evidenziano la capacità dell’FT4 di rilevare cambiamenti molto sottili nelle polveri, che sono rilevanti per il processo di Additive Manufacturing.

I test dinamici del reometro FT4 della Freeman Technology ci consentono di ottimizzare il ciclo di vita delle polveri metalliche, come nessun altro strumento è ad oggi in grado di fare.

L’importanza della scelta dei fornitori e dei diversi metodi di produzione Sono stati analizzati con il reometro per polveri tre campioni di polveri con lo stesso valore di diametro medio D50 e distribuzione granulometrica PSD (due provenienti dallo stesso fornitore e prodotti con metodo diverso; due da produttori diversi e prodotti con stesso metodo). I campioni provenienti dai due diversi fornitori, ma prodotti con lo stesso metodo, sono considerati identici dal test di Shear Cell. Il metodo dinamico (figura 3) non solo rivela variazioni dovute all’applicazione di due metodi diversi, ma evidenzia anche le differenze nei campioni dei due fornitori. Il campione del Fornitore 2 presenta valori di Basic Flowability Energy (BFE) e Specific Energy (SE) più alti rispetto al Fornitore 1, ciò vuol dire che le polveri avranno un comportamento più coesivo in processi quali la compressione e la sinterizzazione.

FIG.3

Conclusioni Alfatestlab utilizza l’approccio multivariato del reometro FT4 per rilevare sottili cambiamenti delle polveri, strettamente correlati alle loro prestazioni Nei processi di stampa additiva. Questo strumento consente di fornire ai propri clienti del settore Additive Manufacturing le informazioni necessarie ad ottimizzare e gestire il ciclo di vita delle polveri metalliche. Alfatestlab usa anche le più innovative tecniche, come la granulometria laser e l’analisi automatizzata d’immagine, ma, come per il test di Shear Cell, è stato dimostrato che queste non mostrano sempre differenze apprezzabili e rilevanti per il processo.

Questi dati rafforzano l’esigenza di usare più di un test per descrivere tutte le proprietà necessarie per un dato processo.  Contatto e-mail: info@alfatestlab.com Per informazioni: www.alfatestlab.com M &A | MARZO 2021

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BEAMIT

IL PRIMO E UNICO ECOSISTEMA-HUB NEL MONDO DELLE COMPETENZE, DEI PROCESSI E DELLE TECNOLOGIE DISPONIBILI SUL MERCATO PER TRAGHETTARE LA PRODUZIONE ADDITIVA VERSO UNA NUOVA DIMENSIONE INDUSTRIALE E DIGITALE CENTRATA SULLA PRODUTTIVITÀ E LA REDDITIVITÀ DEI PROCESSI DEL CLIENTE

L’INTEGRAZIONE ADDITIVA SECONDO BEAMIT E SANDVIK 38

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metodologie tradizionali, mantenendo lo stesso Il Gruppo BEAMIT è specializzato standard performativo. nella fornitura di una gamma completa Tuttavia, se si introducono i concetti di materiali, processi, tecnologie di precisione e qualità meccanica si entra nel e certificazioni per l’aeronautica campo di tolleranze e rugosità, caratteristiche che gli impianti di produzione additiva non sono internazionale, l’aerospazio e la difesa, ancora in grado di garantire per la realizzazione l’energia, il motorsport, l’oil and gas, e per di progetti ad alta precisione. La ripresa il mercato dei trasporti. Si tratta del primo meccanica tramite macchine utensili altamente e unico ecosistema-hub nel mondo delle performanti diventa un’attività indispensabile per competenze, dei processi e delle tecnologie unire i vantaggi della progettazione in additivo disponibili sul mercato in grado di portare alla perfetta esattezza richiesta dalle applicazioni la produzione additiva verso una nuova critiche. dimensione industriale e digitale. “Noi Con l’acquisizione di Zare, il Gruppo vediamo il processo produttivo di stampa BEAMIT è oggi in grado di fornire servizi ad 3D come un processo speciale integrato, Andrea Scanavini, General Manager Gruppo alto valore aggiunto con l’Integrazione Additiva cioè strutturandolo per la massima BEAMIT attraverso la propria officina interna che integra efficienza prima ancora di cominciare a le due tecniche in modo ottimale, evitando di produrre: BEAMIT si è data una struttura affidare all’esterno il processo di post lavorazione meccanica. industriale quando ancora era in fase di start-up - spiega Andrea Il gruppo può contare su un reparto dotato di tre impianti CNC Scanavini, General Manager Gruppo BEAMIT. Nel tempo, la a 5 assi GF Mikron MILL a cui si affiancano i tecnici specializzati nostra versatilità ci ha consentito di entrare perfettamente nelle e dedicati al fine di garantire un’unica filiera sempre più corta in dinamiche dei clienti e, soprattutto, di dar loro la garanzia che la grado di rispondere alla richiesta di componenti finiti sempre più tecnologia che si stava proponendo fosse controllata, ripetibile efficaci, realizzati in modo più efficiente e in tempi più rapidi. e utilizzabile. Lo sviluppo che ne è seguito fa di noi oggi il primo e unico ecosistema-hub nel mondo delle competenze, dei Binder jetting processi e delle tecnologie disponibili sul mercato per traghettare Durante un anno particolarmente sfidante e complesso a causa la produzione additiva verso una nuova dimensione industriale e della pandemia da Covid-19, il Gruppo BEAMIT ha effettuato digitale centrata sulla produttività e la redditività dei processi del diverse svolte con uno sguardo al futuro, tra cui la decisione di cliente, senza trascurare che la sostenibilità rappresenterà sempre investire in una tecnologia innovativa e di ultimissima generazione di più uno dei fattori decisivi nella scelta del partner a cui i grandi clienti affidano parte dei loro processi”. per la produzione di componenti in additive: l’impianto Binder A luglio 2019, il Gruppo Sandvik ha acquisito una Jetting. Specifico per l’utilizzo dell’additive per il metallo, aprirebbe partecipazione significativa in BEAMIT consentendo di fatto il le porte alla produzione seriale di componenti (prevalentemente decollo dell’azienda per diventare il più grande partner globale nella di piccole dimensioni) andando ad aggiungere un tassello in più catena del valore del settore additive. nella già ampia catena del valore integrata messa a disposizione dal “Il settore AM si sta sviluppando rapidamente e vi è la necessità Gruppo BEAMIT ai propri clienti. di partner specializzati con le competenze e le risorse in AM con le competenze e le risorse avanzate necessarie per aiutare Trattamenti termici i clienti industriali a sviluppare e lanciare i propri programmi La costante crescita della tecnologia AM si deve anche al forte AM. La nuova costellazione composta da Sandvik e dal Gruppo sviluppo delle fasi di post-processo, come i trattamenti termici, di BEAMIT è estremamente fondamentale importanza forte – e fornirà ai nostri clienti per i componenti metallici l’opportunità di accedere al prodotti con questa complementare e combinato tecnologia. potere di diversi attori di A seconda del primaria importanza, coprendo trattamento termico, si l’intera catena del valore possono ottenere diverse AM“. Ha affermato Kristian proprietà meccaniche Egeberg, Presidente di Sandvik cambiando drasticamente Additive Manufacturing. il campo di utilizzo di un determinato componente.

L’integrazione additiva Per fare affidamento su La tecnologia additive questo processo speciale permette di ottenere è fondamentale avere il componenti più leggeri completo controllo della Sandvik polvere metallica rispetto a pezzi ottenuti con strumentazione utilizzata, M &A | MARZO 2021

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pertanto risulta imprescindibile la qualifica dei forni secondo le stringenti normative aeronautiche e aerospaziali.

In BEAMIT si opera con forni in aria con tempra in acqua per le leghe di alluminio, e con forni in alto vuoto per leghe di Titanio, base Nickel e acciai inossidabili, con tempra ad Argon.

Il trattamento termico ad alta pressione (HPHT) ottimizza le proprietà meccaniche con l’eliminazione dei difetti dovuti alla fase di stampa, come le caratteristiche di porosità, e accorpa due fasi di ciclo molto energivore in una fase singola con tempi ridotti del 50% e consumi abbattuti almeno del 40%.

Post Processing Per le finiture superficiali, PRES-X, start-up innovativa per soluzioni altamente qualificate nel post-processing additivo (vedi box), impiega metodi innovativi al fine di ridurre la rugosità dei componenti tra cui l’innovativo processo μ-Lite®, destinato a rivoluzionare le tecnologie di finitura, del quale PRES-X ha già installato 3 impianti. Inoltre, PRES-X propone servizi di pulitura di componenti complessi ma a basso consumo energetico e che sfruttando l’intelligenza artificiale eliminano completamente i residui di polvere non fusa. Garantire l’eliminazione della polvere residua, ridurre la rugosità in regioni inaccessibili ed eliminare i difetti della stampa durante una fase necessaria al prodotto come il trattamento termico allarga significativamente il campo di utilizzo della stampa 3D, abbattendo costi e tempi di produzione, migliorandone la qualità e aumentandone le prestazioni.

BEAMIT, un po’ di storia

BEAMIT SpA è la capogruppo, con sede a Fornovo (Parma) e quasi 25 anni di esperienza nella produzione additiva con polveri metalliche (AM).

La società è un fornitore altamente affidabile di componenti AM avanzati in metallo per i settori più esigenti e possiede una serie di certificazioni di qualità rilevanti, tra cui ISO9001, e EN9100:2018 per l’aerospaziale e l’accreditamento NADCAP (Programma di Accreditamento National Aerospace and Defense Contractors). Agli inizi del 2020 ha acquisito una partecipazione significativa in PRES-X, start-up innovativa per soluzioni altamente qualificate nel post-processing additivo, dalla depolverizzazione alle tecnologie di finitura superficiale di precisione.

PRES-X è stata la prima azienda al mondo a installare un sistema QIH60 M URC, un’apparecchiatura progettata appositamente per i componenti AM. Il sistema QIH60, situato presso la sede PRES-X a Rubiera (RE), esegue trattamenti termici ad alta pressione, con caratteristiche specifiche per un controllo completo del ciclo termico, consentendo di eseguire contemporaneamente la pressatura isostatica a caldo (HIP) e il trattamento termico.

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Kristian Egeberg Presidente Sandvik Additive Manufacturing e Mauro Antolotti Presidente Gruppo BEAMIT

Non solo letto di polvere e non solo metalli…

Sono diversi i reparti di produzione additiva del Gruppo BEAMIT che sfruttando diverse tecnologie realizzano componenti in materiali polimerici.

• SLS (selective LASER sintering): permette la produzione di modelli che utilizzano materiali polimerici ad alte prestazioni.

La tecnologia è ideale per la produzione di piccoli lotti o per la costruzione di modelli di medie/grandi dimensioni, i cui componenti possono essere finiti e assemblati nel reparto di post-produzione dell’azienda. Con la tecnologia SLS, si

Nell’estate del 2020 BEAMIT ha acquisito ZARE srl, un service bureau di produzione additiva integrata con un’ottima reputazione sul mercato.

I molteplici servizi offerti da ZARE includono garanzia di qualità e certificazioni quali EN9100:2018 e IATF 16949.

Non più un semplice bureau come molti, il Gruppo BEAMIT è oggi un’organizzazione con oltre 100 dipendenti, e attività distribuite su 5 impianti concentrati in un’area di 40 km tra Parma e Reggio Emilia, nel distretto più industrializzato e innovativo del bacino europeo. La struttura conta anche 4 uffici commerciali in Francia, Germania, Regno Unito e Giappone.

Il Gruppo BEAMIT, oggi Il Gruppo BEAMIT possiede uno dei più ampi parchi macchine di fusione a letto di polvere metallica al mondo, ed è oggi una delle realtà più significative nel settore AM a livello mondiale: sono infatti 38 gli impianti a disposizione che permettono la produzione di componenti metallici in più di 30 diverse leghe. Diversi impianti per volume massimo di stampa e per costruttore permettono di avere la massima flessibilità e di rispondere

prontamente alle diverse richieste del mercato. Gli impianti BEAMIT partono da piccoli volumi di stampa 90x90x75 mm per applicazioni di nicchia, e raggiungono le medie dimensioni con 250x250x325 mm, fino ad arrivare agli impianti di produzione attualmente più grandi sul mercato per questa tecnologia con volumi di stampa di 280x500x365 mm, 400x400x350 mm, 800x400x500 mm.

In particolare, gli impianti di produzione sono equipaggiati con più laser che lavorano in parallelo ottimizzandone così la produttività.

Con gli impianti a letto di polvere (Powder Bed Fusion) vengono prodotti componenti in leghe di Titanio, note per la loro caratteristica combinazione di resistenza meccanica elevata e leggerezza nonché biocompatibilità, diffuse nei settori aerospaziale, racing e biomedicale. Leghe di Alluminio, ancor più leggere che trovano applicazione soprattutto nei settori aerospaziale e automotive. Superleghe di Nickel, la cui particolarità di avere elevata resistenza ad altissime temperature le rende molto utilizzate nel settore IGT e nei componenti dei motori aeronautici. Sono disponibili anche diversi tipi di acciai, inossidabili, PH, Maraging, SuperDuplex, ecc.

BEAMIT e l’aerospace

BEAMIT è capofila nel programma dell’hub europeo per il 3D nell’aerospaziale FIAM - Filiera Italiana dell’Additive Manufacturing, un progetto del valore di 8,5 milioni di euro, con un finanziamento di 2,2 milioni di Euro dal Ministero per lo Sviluppo Economico e dalle Regioni coinvolte. Obiettivo è lo sviluppo di nuove leghe base rame processabili mediante le tecnologie additive a letto di polvere, che possano coniugare caratteristiche di elevata conducibilità termica ad elevate proprietà meccaniche e che rispondano alle esigenze progettuali del settore spazio, ad esempio. BEAMIT possiede una lunga esperienza nei programmi di innovazione, quali: Horizon2020, il programma Eurostars e il General Support Technology Programme (GSTP) dell’Esa, Agenzia Aerospaziale Europea, ed è fornitore strategico dell’ASI Agenzia Aerospaziale Italiana, con un investimento di circa il 10% del fatturato annuale in risorse umane, tecnologie, applicazioni e partnership con gli atenei italiani più prestigiosi.

La filiera aerospaziale italiana è certamente tra i settori con il potenziale più alto di sviluppo per i prossimi anni e dalle ricadute importanti in diversi ambiti. I processi produttivi non possono più prescindere dalla digitalizzazione diffusa con l’impiego delle stampanti 3D.

Componenti prodotti con tecnologia Additive Manufacturing

possono realizzare prototipi funzionali ed estetici, con la finitura superficiale desiderata.

• FDM: tecnologia che strato dopo strato permette di estrudere da un ugello riscaldato il materiale plastico in bobina, garantendo così infinite possibilità di modellazione. La produzione additiva nel materiale plastico definitivo può avvalersi di un numero molto elevato di materiali che vantano differenti caratteristiche meccaniche o di resistenza termica.

• Reparto HP Multi Jet Fusion che sfrutta una tecnologia che ha portato nel settore dell’additive manufacturing un deciso aumento di produttività. Si tratta di un impianto produttivo perfetto per la realizzazione di piccole produzioni in serie in cui la bassa criticità permette di ottenere il massimo vantaggio dai tempi di stampa ridotti.

• PolyJet, tecnologia che permette di costruire modelli con superfici lisce e dettagli accurati in diverse materie plastiche e gomme di durezza differente. PolyJet si basa su un procedimento simile alla stampa a getto d’inchiostro, in questo caso vengono depositati su un vassoio dei fotopolimeri liquidi che successivamente si solidificano dando forma all’oggetto. 

Una delle fasi cruciali del Quality Control nei laboratori BEAMIT

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Due potenti laser da 600 W, i cui campi di scansione coprono ciascuno l’intera area di lavoro, permettono alla LASERTEC 30 DUAL SLM di mantenere una velocità costruttiva fino a 90 cm³/h.

DMG MORI

EQUIPAGGIATA CON DUE LASER, LA LASERTEC 30 DUAL SLM ESPANDE LA GAMMA DI DMG MORI CON SOLUZIONI CHE ACCRESCONO LA PRODUTTIVITÀ DI PIÙ DELL’80%

LASERTEC 30 DUAL SLM: LAVORAZIONI PIÙ PRODUTTIVE PER PROCESSI A LETTO DI POLVERE

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Lo scorso anno DMG MORI ha presentato la LASERTEC 30 DUAL SLM, basata sulla collaudata serie LASERTEC SLM. Il nuovo vanto nei processi a letto di polvere è equipaggiato con un modulo ottico ad alta precisione che monta due laser, che assieme possono costruire un unico componente o diversi pezzi in parallelo.

Questo accresce la produttività di più dell’80%. Gli utilizzatori potranno anche beneficiare di un livello di accuratezza nettamente superiore allo standard industriale.

Il potere di due laser

Con la LASERTEC 30 DUAL SLM, DMG MORI ha imposto nuovi standard nella fusione laser selettiva. I due potenti laser da 600 W, i cui campi di scansione coprono ciascuno l’intera area di lavoro, permettono di mantenere una velocità costruttiva fino a 90 cm³/h.

Il software riconosce automaticamente quale strategia di scansione è la più efficiente così che la LASERTEC 30 DUAL SLM lavori sempre in maniera ottimale e la si possa impiegare in maniera flessibile a seconda della situazione. “In aggiunta si ha un diametro di messa a fuoco di 50 µm che permette un livello di accuratezza unico all’interno di questa classe di macchine”, sottolinea Mathias Wolpiansky, Amministratore Delegato di DMG MORI ADDITIVE GMBH e responsabile della serie LASERTEC SLM. Ulteriore nuova caratteristica è il sistema di filtro permanente, il quale lavora indipendentemente dal materiale e, grazie alla passivazione automatica delle polveri metalliche, offre un nuovo livello di durabilità e di sicurezza di lavoro. La refrigerazione attiva dell’area di costruzione permette all’utente di rimuovere più velocemente le componenti finite e quindi di preparare le nuove lavorazioni in maniera più rapida. Il risultato è un ulteriore incremento della capacità produttiva.

Modulo rePLUG per un cambio polveri il più veloce possibile DMG MORI ha conservato il concetto vincente della serie LASERTEC SLM e il design ergonomico Stealth nello sviluppo di questo nuovo modello. Come le sue controparti, la LASERTEC 30 DUAL SLM ha un’area costruttiva ed elementi di manutenzione facilmente accessibili, e ciò ha in questo modo semplificato il servizio di assistenza. Anche in questo caso è stato utilizzato il rePLUG intelligente per il cambio delle polveri; da un lato il circuito chiuso delle polveri sotto gas inerte assicura un alto livello

di sicurezza del lavoro e, dall’altro, la polvere può esser facilmente sostituita in nemmeno due ore grazie al modulo di polveri rePLUG – l’opzione ad ora più veloce sul mercato.

Gestione della polvere intelligente e innovativo software OPTOMET Con il concetto di DUAL, il sistema di filtro permanente, il raffreddamento attivo dell’area di costruzione e il modulo rePLUG, DMG MORI è riuscita nell’intento di massimizzare la produttività della LASERTEC 30 DUAL SLM. Lo stesso concetto si applica al software OPTOMET. Funzioni quali OPTOMET Max Power, per le strategie di esposizione ottimizzata e un uso potenziato delle performance della macchina, in aggiunta a OPTOMET Temperature Control, per la riduzione delle sollecitazioni residue all’interno del componente grazie al controllo attivo della temperatura della piattaforma da costruzione, creano condizioni costanti a livello di processo.

DMQP: Circuito di polvere economico con sigillo di qualità

DMG MORI ha evidenziato il proprio approccio al processo olistico anche estendendo e armonizzando il programma DMG MORI Qualified Products per includervi componenti periferici e accessori per l’additive manufacturing. Il punto focale viene posto da un lato sulla selezione di polveri aperte, mentre dall’altro nell’avere un circuito idoneo e integrato delle polveri. Il ritorno e il riciclaggio della polvere vengono svolti da selezionati partner DMQP che contribuiscono a trattare in maniera economica costosi materiali di polvere. Heraeus, azienda di Hanau, ha primeggiato come partner DMPQ altamente competente all’interno di questo settore. La Grazie al suo circuito chiuso compagnia garantisce la disponibilità per il modulo rePLUG garantisce un’area di lavoro sicura, così i consumatori di un completo portafoglio come permette un facile di polveri in grado di andare incontro ai cambio delle polveri in nemmeno due ore. rigidi standard di qualità imposti. DMG MORI ha validato in modo deciso questi standard in una macchina a letto Le caratteristiche della di polveri LASERTEC SLM. L’ampia LASERTEC 30 DUAL SLM La LASERTEC 30 DUAL SLM è dotata di: scelta dei materiali all’interno del DMG due potenti laser da 600 W per un tasso MORI Online Shop spazia dall’acciaio costruttivo di 90 cm³/h; per utensili e l’acciaio inossidabile fino diametro di messa a fuoco fino a 50 µm per la massima precisione; all’alluminio e al cobalto cromato per nuovo standard in durabilità e sicurezza sul includere anche materiali come l’Inconel lavoro grazie al sistema di filtro permanente e il titanio, in modo da riuscire a coprire indipendente dal materiale; modulo rePLUG per il più rapido cambio pressoché tutte le richieste dei mercati possibile delle polveri; target – spedendo in tutto il mondo in gestione della polvere intelligente e innovativo pochi giorni lavorativi. Tutte le polveri software OPTOMET; sono marcate con il sigillo di qualità DMQP: circuito di polvere economico con sigillo di qualità.

DMQP e son pronte all’uso, in quanto fornite dei parametri rilevanti.  M &A | MARZO 2021

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ELMEC 3D

ELMEC 3D È LA BUSINESS UNIT DI ELMEC INFORMATICA, AZIENDA LEADER IN ITALIA PER LA FORNITURA DI SERVIZI E SOLUZIONI IT PER LE AZIENDE, DEDICATA ALLA MANIFATTURA ADDITIVA

ELMEC 3D: DALL’IDEA,

AL PROTOTIPO, ALLA PRODUZIONE

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“Elmec 3D è una divisione nata quasi tre anni fa, dedicata alla stampa 3D, o come noi preferiamo definirla, alla manifattura digitale, esclusivamente per il mondo industriale.

La nostra mission è abilitare le aziende ad un utilizzo efficace delle tecnologie additive attraverso la rivendita di soluzioni di stampa 3D industriale, la fornitura di servizi di stampa 3D, servizi di design e re-engineering e training ad hoc”. Afferma Martina Ballerio, Responsabile di Elmec 3D. L’azienda, in forte crescita anche durante la pandemia con un aumento del 240% del venduto nel solo 2020, si propone sul mercato della manifattura additiva con un’offerta diversificata sulla stampa 3D per aiutare le aziende ad orientarsi in un panorama in continua evoluzione. “Stiamo assistendo ad un profondo cambiamento di approccio nei confronti della manifattura additiva - spiega Martina Ballerio. - Le aziende si stanno rendendo conto che la stampa 3D è in grado di rafforzare le loro supply chain, per mettere in atto strategie di sviluppo e creare prodotti sempre più innovativi. Dal nostro punto di vista non possiamo che confermare questo trend”. La manifattura digitale è una fabbrica per nuove idee, servizi o prodotti: cambia il modo di pensare e realizzare prototipi o prodotti finali in tempi più brevi, riducendo i costi. Le applicazioni sono praticamente infinite, in campo industriale e manifatturiero come in ambito medicale, sportivo o aerospaziale.

di formazione professionale e il 53% desidera che le aziende, i governi, le istituzioni e i cittadini lavorino insieme per investire in programmi di formazione e di job-skilling. Non è un caso che la stessa Elmec 3D, nel 2020, abbia registrato una crescita del 700% degli investimenti in formazione. “Offriamo una formazione professionale personalizzata, di livello base o avanzato, in-house e in sede, che si basi su progetti reali dei nostri clienti, alternando fasi di formazione frontale a fasi progettuali condivise, grazie alle quali il cliente ha la possibilità di apprendere, con il nostro supporto, l’utilizzo di nuovi software e delle nuove tecnologie. Questo servizio ci permette di abbattere quelle barriere culturali che rendono l’approccio alle tecnologie additive ancora poco efficace: come utilizzare le nuove tecnologie, come valorizzarle e come rendere i componenti realizzati con la stampa 3D più performanti, più leggeri, meno costosi rispetto a quelli realizzati con la tecnologia tradizionale. Questi sono gli aspetti e le problematiche che cerchiamo di risolvere”. Afferma la Ballerio.

L’ottimizzazione topologica

Elmec 3D offre anche servizi di ottimizzazione topologica, grazie alle competenze di ottimizzazione topologica dei propri ingegneri e designer, per rendere i pezzi più leggeri e meccanicamente performanti. Con il termine “ottimizzazione topologica” si definisce infatti Engineering the “never before” lo studio, effettuato con software di nuova Oltre alla rivendita delle stampanti 3D generazione, in grado di ridefinire la forma di HP Jet Fusion, delle stampanti 3D FDM un componente meccanico, permettendo di a filamento di Roboze e all’utilizzo di altre alleggerire il particolare tramite la sottrazione di soluzioni per la realizzazione di prototipi e materiale inutile ai fini del mantenimento delle piccole produzioni di oggetti 3D, Elmec 3D proprietà del pezzo. “Attraverso questo metodo offre un service di stampa 3D professionale – spiega Martina Ballerio - è possibile ottenere per realizzare le piccole e medie produzioni, componenti dalle forme organiche, rispettando Martina Ballerio, Responsabile totalmente personalizzabili, abbattendo i i vincoli di producibilità, riducendo i pesi in di Elmec 3D costi di start-up e infrastruttura, servizi di gioco e garantendo le prestazioni meccaniche prototipazione rapida per creare e testare parti iniziali. Tramite Altair INSPIRE, la soluzione finali e funzionali e per poter lanciare un prodotto sul mercato per la modellazione 3D, l’analisi strutturale e l’ottimizzazione prima della concorrenza, servizi di Engineering & Redesign topologica è possibile ottenere particolari ottimizzati che con i quali vengono ripensati e ridisegnati per la stampa 3D, rispondano alle condizioni di carico richieste in funzione attraverso analisi FEM, componenti nati per la manifattura delle esigenze tecnologiche progettuali”. Il software di Altair tradizionale. Grazie a questo servizio è possibile provare permette di affiancare i tradizionali strumenti di progettazione, forme e geometrie mai viste prima, realizzabili solo tramite le intervenendo sin dalla prima fase del progetto. Il processo di tecnologie di Additive Manufacturing. Un’altra importante linea ottimizzazione topologica, oltre all’additive manufacturing, è di business è rappresentata dalla formazione. “La formazione – in realtà applicabile anche ad altre tecnologie tradizionali di afferma la Ballerio – è la linea che è più cresciuta negli ultimi produzione. La massima espressione del processo viene però mesi. Le aziende stanno riscoprendo i vantaggi sia economici declinata nel concetto di “forma organica” permesso dalla sia pratici della stampa 3D e stanno sempre più puntando tecnologia di stampa 3D. Il motivo principale per il quale è su un cambiamento di paradigma produttivo investendo in molto conveniente utilizzare l’ottimizzazione topologica per definire un particolare risiede nella possibilità di riuscire a particolare in formazione”. Lo conferma anche uno studio sfruttare al massimo la tecnologia 3D. “Un recente esempio promosso da Hp e condotto da Sme Media/Research, che ha re-design e ottimizzazione di un componente, una mano indicato come il 71% dei decision maker dei settori printing di presa per braccio meccanico ormai fuori produzione per e produzione digitale prevede di investire in tecnologie di il cliente AVI.COOP Amadori – continua la Ballerio. – Il digital manufacturing. Secondo lo studio di Hp, infatti, il progetto ha visto dapprima la riproduzione del design originale 64% dei 2.175 intervistati vorrebbe avere accesso a più servizi M &A | MARZO 2021

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Laboratorio Elmec 3D

per poi procedere con l’ottimizzazione al fine di garantire il massimo dei risultati. Con la suite software di Altair è stato possibile realizzare un’analisi FEM del pezzo per individuare punti di forza dell’oggetto e ottimizzarne la forma. Infine, la sostituzione di materiale e tecnologia di produzione hanno permesso di ottenere il nuovo componente con una serie di caratteristiche vantaggiose, quali la riduzione del peso del 50%, del costo di produzione del 97% e il conseguimento di una maggior resistenza a fatica del componente”.

Il polipropilene di BASF

PP di Basf per tecnologia HP

Il Polipropilene di BASF è tra i materiali più comuni nell’industria tradizionale per questo la sua introduzione nella stampa 3D offre nuove opportunità per la produzione tramite manifattura additiva. Grazie alla tecnologia MJF di HP, diventa anche il più conveniente dell’intera proposta di Elmec 3D. La grossa novità è che il PP di BASF consente di eliminare completamente gli sprechi di materiale, ottimizzando al massimo la produzione. La versatilità di questo materiale lo rende uno dei polimeri più usati a livello industriale per la realizzazione di oggetti di uso comune e componentistica automotive per via della sua elevata resistenza agli urti, all’abrasione, agli agenti chimici e isolamento elettrico. HP introduce per la 46

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prima volta nel suo portfolio questo materiale, in una versione studiata appositamente da BASF per essere stampata con la più recente HP JET FUSION 5200. In particolare, questa soluzione presenta caratteristiche come resistenza chimica, basso assorbimento di umidità, capacità di saldatura, basso costo e, per la prima volta, il materiale di scarto risulta riutilizzabile al 100%, evitando quindi qualsiasi tipo di spreco. Oltre al settore dell’automotive, le sue principali applicazioni si individuano nei settori dell’industria, del consumo e del medicale, settore in cui la stampa 3D sta portando un importante contributo in questi mesi di emergenza: il Polipropilene di BASF è infatti indicato per produrre componenti di device medicali ma anche protesi e ortesi.

Elmec 3D LAB Il LAB di Elmec 3D nasce in un polo tecnologico tra i più avanzati in Italia per infrastrutture e competenze, situato tra Milano e Varese ed è una struttura di oltre 300 metri quadri a metà tra il laboratorio artigianale e la fabbrica digitale, dove è possibile testare diversi materiali, tecniche di stampa e macchinari realizzati dai trend setter del 3D printing come HP, seguire di persona tutti gli step di lavorazione dei tuoi prodotti o prototipi guidato dai nostri esperti e collaborare con professionisti appassionati di manifattura additiva, università e istituti di ricerca. 

Efficiente, versatile e di facile utilizzo Il Tornos Swiss GT 32, con capacità di barra di 32 mm di diametro, è una macchina automatica Swiss type dotata di sei assi lineari e due assi C. Versatilità, grande efficienza nelle operazioni a valore aggiunto e possibilità di lavorare con o senza bussola guida rendono Swiss GT 32 una soluzione di tornitura barre completa.

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EOS

NEGLI ULTIMI DECENNI, LA TECNOLOGIA MEDICA, COSÌ COME INNUMEREVOLI ALTRI SETTORI INDUSTRIALI, HA SPOSTATO LA PRODUZIONE DI COMPONENTI O DI INTERI PRODOTTI IN LUOGHI CON COSTI DI MANODOPERA PIÙ BASSI, LONTANI DAL MERCATO DI DESTINAZIONE

LA STAMPA 3D

PER CATENE DI PRODUZIONE E FORNITURA PIÙ AFFIDABILI, ECONOMICHE ED EFFICIENTI 48

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Secondo Markus Glasser, Senior Vice President EMEA di EOS, la pandemia ancora in corso, ha mostrato la vulnerabilità delle catene di fornitura completamente ottimizzate e come lo sviluppo e la produzione di prodotti concentrati in singole parti del mondo ha portato a colli di bottiglia nelle forniture, abbia indebolito i mercati nazionali e ridotto l’autonomia. Lo stesso Glasser ha tuttavia evidenziato come la situazione stia anche fornendo alcuni preziosi insegnamenti. Uno importante è che, adottando tecnologie alternative per innovare, e con la collaborazione dell’industria, sia possibile rendere le nostre catene di fornitura più affidabili, economiche ed efficienti, non solo ora ma anche nel lungo termine.

La stampa 3D industriale e la produzione decentrata possono trasformare il modo in cui progettiamo, creiamo, distribuiamo e ripariamo i prodotti su larga scala. Una soluzione che non solo fornisce un accesso immediato alle forniture critiche, on demand, ma offre anche un’enorme flessibilità e una consegna più rapida delle merci, perché rese più vicine all’utente finale. Quasi tutti i settori industriali possono beneficiare dell’innovazione che ne deriva, contribuendo a creare una catena di fornitura più efficiente e sostenibile.

la produzione rapida di componenti è stato sfruttato da molti, al fine di produrre apparecchiature e macchinari medicali. Numerosi paesi e aziende si sono rivolti a produttori locali e alla stampa 3D industriale per contribuire ad affrontare l’impennata della domanda di nuovi prodotti come i DPI, schermi facciali, protezioni per gli occhi, ventilatori e tamponi nasali. Ad esempio, in Europa e in Nord America, nel marzo 2020, un consorzio di aziende si è costituito in collaborazione con le autorità sanitarie canadesi e spagnole, per produrre il primo tampone nasale stampato in 3D certificato da un’agenzia governativa. Attualmente il consorzio sta collaborando con il governo spagnolo per produrre centinaia di migliaia di tamponi nasali medici da utilizzare nei kit di test per COVID-19, oltre ad aiutare gli ospedali nordamericani e i sistemi sanitari pubblici ad aumentare le capacità produttive e a contrastare l’esaurimento delle scorte. I test clinici hanno dimostrato che, a livello di prestazioni, il tampone nasale stampato in 3D rappresenta un’opzione efficace rispetto alla versione commerciale e che, grazie alla produzione additiva (AM), tamponi di questo tipo possono essere prodotti ovunque nel mondo, utilizzando una produzione decentralizzata e su richiesta.

Stampa 3D contro il Coronavirus

Come funziona la produzione distribuita

A inizio 2020, quando i tassi di infezione di Covid-19 sono saliti drasticamente in tutto il mondo, il potenziale della stampa 3D per

“La tecnologia AM – spiega Glasser - aumenta la flessibilità dei processi manifatturieri e di lavorazione, riducendo sia la M &A | MARZO 2021

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nostra dipendenza dalle catene di fornitura “Questo approccio – continua Glasser globali, sia le spese logistiche. Nei periodi - presenta molti vantaggi, tra cui una di incertezza, quando i produttori sono maggiore trasparenza delle catene di sempre più sotto pressione per fornire fornitura, prodotti facilmente adattabili ai prodotti e servizi essenziali, il fatto che gusti individuali o regionali, e una ridotta la stampa 3D possa orientarsi quando impronta ecologica dei prodotti. Tutti e dove è più necessaria è estremamente questi vantaggi sono molto più difficili vantaggioso”. Sebbene si tratti di una da ottenere con un sistema di produzione tecnologia relativamente nuova, oggi centralizzato e tradizionale”. viene utilizzata in numerosi e diversi modi per produrre componenti rilevanti per la I benefici in termini di produttività Markus Glasser, Senior Vice President EMEA di EOS fornitura, e si stima che le dimensioni del in Italia mercato raggiungeranno i 23,75 miliardi “Ad oggi – spiega Giancarlo Scianatico, di dollari entro il 2027. La stampa 3D industriale consente una Regional Manager per l’Italia di EOS - l’additive manufacturing produzione orientata alla domanda, snellisce i processi e rende più (AM) può essere considerata una delle tecnologie più dirompenti solida la catena di fornitura, grazie al fatto che i prodotti possono nell’ambito dell’Industry 4.0 e dello Smart Manufacturing, che anche essere migliorati o creati ex-novo per quanto riguarda la potrà rivoluzionare il futuro dei processi produttivi in ambito loro complessità, l’integrazione funzionale o la leggerezza della industriale in Italia, come nel resto del mondo. Le tecniche di costruzione. La combinazione della stampa 3D industriale con produzione additiva si aprono ad una vastità di applicazioni le strutture di produzione digitale che collegano le macchine e i in diversi ambiti industriali, dall’automotive, al meccanico, sistemi software di controllo della produzione in località sparse dall’aerospaziale al biomedico. E in ogni ambito produttivo, la in tutto il mondo garantisce la massima trasparenza, grazie alla vera svolta è stato il passaggio che ha visto l’utilizzo dell’additive reportistica in tempo reale, alla flessibilità e alle prestazioni. manufacturing dalla “semplice” fase di prototipazione alla

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Produzione distribuita: i trend 2021 nel mondo Settori chiave e tendenze nel 2021 e oltre La produzione additiva non è affatto limitata all’ambito medico, anche se, per ovvie ragioni, nel 2020 abbiamo visto molti esempi di stampa 3D degni di nota in quel campo, come testimoniato dalla diffusione dell’AM in tutti i settori, dall’aerospaziale alla mobilità, ai beni di consumo. Afferma Glasser, che per il futuro prossimo e di medio termine prevede alcuni scenari e argomenti chiave.

Aerospaziale: mentre gli aerei sono a terra a causa della pandemia, la stampa 3D viene impiegata per la manutenzione e la ricostruzione degli interni della cabina. L’interruzione delle operazioni di volo degli aerei ha messo in pausa la necessità di gran parte della manutenzione, basata sulle ore o sui cicli di volo. Tuttavia, una buona parte della manutenzione è legata al calendario, comprese le procedure di parcheggio. Dove ci sono gli aerei, c’è la manutenzione.

Beni di consumo: da un po’ di tempo la personalizzazione non è più solo un trend, che si tratti di attrezzature sportive come caschi, suole di scarpe o montature per occhiali. L’utilizzo della stampa 3D industriale per questo tipo di applicazioni aumenterà ulteriormente in futuro, poiché i vantaggi per i consumatori e i produttori sono evidenti: oltre ad offrire un maggiore comfort a

chi li indossa, i prodotti personalizzati aprono possibilità completamente nuove per la personalizzazione della moda. Poiché l’AM è un processo completamente digitale, gli elementi di tendenza possono essere messi insieme utilizzando scansioni della suola del piede o della testa, per poi essere trasformati in prodotti personalizzati dalla stampa 3D industriale. La combinazione di questo con la produzione distribuita e la produzione on demand consente alle aziende di variare i prodotti in base alle richieste locali e di produrli solo quando necessario. Ciò aumenta la flessibilità e riduce i costi di stoccaggio e di trasporto. La sostenibilità diventa sempre più importante per le aziende e i clienti finali di tutti i settori. Ciò è direttamente collegato ai vantaggi della stampa 3D e giocherà un ruolo determinante nel 2021 e oltre. La maggior parte delle attuali tecniche di produzione è restrittiva, dispendiosa e piuttosto inefficiente. In EOS, c’è la convinzione che la produzione avanzata possa superare questi limiti, dalla sua capacità di produrre localmente e su richiesta, ridurre gli scarti rispetto alla produzione convenzionale, e anche, potenzialmente, ridurre le emissioni di CO2 del 5% entro il 2025. Nei prossimi anni, anche i materiali per la stampa 3D saranno sempre più spesso prodotti da

fonti rinnovabili. La poliammide 11 di plastica ad alte prestazioni EOS (PA 11), ad esempio, è già realizzata al 100% con semi di ricino rinnovabili.

Magazzino digitale: la pandemia da COVID-19 ha dimostrato la necessità di resilienza della catena di fornitura, di digitalizzazione della produzione e di un processo manifatturiero flessibile, distribuito e più regionale. Con il continuo aumento della varietà e della complessità dei prodotti, le attività relative ai ricambi odierne e future subiranno un forte impatto. L’aumento dei costi e della complessità della supply chain per la pianificazione, la produzione, lo stoccaggio e la consegna richiederà uno spostamento dalle parti fisiche verso prodotti e servizi digitali. Nell’ambito di questo cambiamento, in relazione alla produzione additiva, mi aspetto di vedere emergere nuovi modelli di business, guidati da tre tendenze chiave 1.) digitalizzazione della produzione 2.) crescente attenzione al post-vendita, all’assistenza e alla complessità in aumento 3.) produzione sostenibile ed efficiente on demand.

L’AM risponde perfettamente a questi requisiti e svolgerà un ruolo sempre più importante nel risolvere le imminenti minacce alla catena di fornitura, come l’obsolescenza di una singola parte, le carenze sistematiche della catena di fornitura e gli elevati costi di inventario.

produzione in massa di oggetti finiti, un’opportunità dalle aziende, proprio elemento che ha ridefinito oggi l’AM come per la flessibilità e la precisione nella la reale forza trainante verso lo sviluppo della riproduzione degli oggetti garantiti dalle fabbrica 4.0, digitale e intelligente”. tecniche di AM. E come EOS stiamo Sia a livello globale che in Italia, un lavorando tantissimo per aumentare numero sempre maggiore di aziende stanno questo livello di percezione, con team di dimostrando un interesse crescente nei consulenti esperti che condividono con confronti dell’additive manufacturing, sia per i responsabili aziendali diversi contenuti proteggere il proprio business attuale, potendo educativi, accompagnati da esempi re-inventare i processi industriali, che crescere pratici sulla qualità, la produttività e i nei propri ambiti di competenza. “Ma, per costi che si è in grado di raggiungere con poter passare ad una catena di produzione l’utilizzo delle tecnologie di additive Giancarlo Scianatico, Regional Manager in chiave additive, - continua Scianatico - i manufacturing. In questo percorso per l’Italia di EOS decision maker aziendali hanno oggi la i nostri esperti guidano la clientela necessità di esplorare le reali potenzialità dell’AM, che possono in maniera assolutamente coscienziosa, ad esempio cercando di essere sintetizzate nell’illimitata libertà relativa alla fase di design spiegare cosa è ancora utile e conveniente produrre con metodologie degli oggetti, con infinite possibilità di personalizzazione di piccoli tradizionali, e quali sono gli ambiti e i prodotti per i quali risulta e grandi lotti di prodotti finiti, e la riduzione delle complessità dei assolutamente più efficiente la produzione con tecnologie additive. processi produttivi, con relativo minor impatto sui costi e time-toNon ultimo, per aumentare ancora di più il livello di percezione market più rapido”. sul valore aggiunto dell’AM e ridurre i tempi di apprendimento, EOS offre alle aziende, attraverso il team di Additive Minds, la Un’opportunità per le aziende possibilità di ricevere anche consulenze specifiche su diversi temi “Dal nostro canto – afferma Scianatico - sempre più ci quali il part screening, il design, la progettazione, la formazione e accorgiamo che l’additive manufacturing viene percepito come l’ottimizzazione dei prodotti e dei processi”.  M &A | MARZO 2021

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GF MACHINING SOLUTIONS

LE REGOLE E LE SFIDE DELLA COSTRUZIONE DI GRANDI PARTI METALLICHE ADDITIVE

COSTRUIRE IN GRANDE 52

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Con la maturazione della tecnologia di produzione additiva del metallo (AM), le dimensioni, la portata e la scalabilità delle sue capacità di produzione sono aumentate rapidamente.

Sfruttando la tecnologia di fusione a letto di polvere, i produttori sono in grado di ottenere riduzioni significative dei costi e allo stesso tempo consentono innovazioni di prodotto nei settori aerospaziale, energetico, marino, automobilistico, dei semiconduttori e dell’ingegneria generale. Un assieme particolarmente complesso che richiede svariate singole parti di alta qualità può essere prodotto come un’unica grande parte, riducendo i tempi di produzione e il time to market complessivo. Un minor numero di attrezzaggi e operazioni di montaggio può anche essere un fattore di impatto in settori come quello aerospaziale, dove il risparmio di ogni chilogrammo è fondamentale.

Tuttavia, la costruzione di parti grandi presenta sfide di progettazione e produzione uniche, anche se confrontate con l’uso di processi additivi per parti di piccole o medie dimensioni.

Una macchina robusta e affidabile, una soluzione di gestione delle polveri ottimizzata, un design efficace delle parti, parametri di costruzione comprovati e strategie di scansione efficienti sono necessari per la massima qualità, in particolare nel contesto di tempi di produzione che richiedono giorni.

Per ottenere il massimo da questa tecnologia, i produttori hanno bisogno di un partner efficace in grado di fornire la giusta combinazione di hardware, software ed esperienza per consentire loro di produrre parti additive di grandi dimensioni su larga scala, anche in settori altamente regolamentati.

Mentre la produzione di parti metalliche AM di piccole e medie dimensioni sta rapidamente diventando un processo ben compreso, la tecnologia AM ha solo recentemente consentito ai produttori di costruire parti grandi. Ciò ha naturalmente richiesto aree di costruzione più ampie, ma molti altri fattori sono coinvolti nella produzione a basso costo di parti in metallo di grandi dimensioni. Ad esempio, la produzione a ritmi che rendano sostenibili i costi per parte ha richiesto la creazione di sistemi multi-laser con aree di scansione sovrapposte per ridurre drasticamente i tempi di stampa.

Anche con l’attrezzatura richiesta, la costruzione delle parti grandi implica il superamento di numerose sfide di processo. Le parti più grandi possono richiedere 10 o più giorni per essere costruite utilizzando quasi mezza tonnellata di polvere metallica.

Queste parti pesanti richiedono piastre di costruzione più spesse e robuste e attrezzature dedicate, inclusi sistemi di gestione delle polveri che aiutano i produttori a utilizzare in modo completo e sicuro questi materiali reattivi e di alto valore, e che proteggono la loro qualità

originale dal degrado. Inoltre, un’atmosfera costantemente a basso tenore di ossigeno nella camera di costruzione e un sistema di gestione polvere completamente chiuso possono ulteriormente garantire la qualità di quest’ultima.

Una fase chiave è la separazione della parte dalla piastra di costruzione. Le soluzioni convenzionali sono difficili da utilizzare in questo contesto; Ad esempio, le apparecchiature per elettroerosione a filo verticale raramente possono ospitare le grandi parti coinvolte. Molti processi AM in precedenza utilizzavano seghe a nastro con l’aspettativa di finire la superficie di taglio attraverso lavorazioni post-separazione, ma oltre a creare problemi di tenuta del pezzo, questo processo è incompatibile con le superleghe di nichel e altri materiali utilizzati in molte applicazioni AM metalliche.

I sistemi AM scalabili generalmente richiedono un design modulare. Ad esempio, un produttore può aver bisogno di una sola stazione di pulizia delle parti dalla polvere che possa servire più macchine AM in parallelo, ma molte soluzioni precedenti hanno raggruppato tutte queste funzioni in un’unica piattaforma, rendendo più difficile la personalizzazione per un singolo utilizzatore.

Le soluzioni DMP Factory 500 Con un volume di costruzione leader nel settore, pari a 125000000 mm3 (500x500x500mm), DMP Factory 500 di GF Machining Solutions è una delle poche soluzioni oggi disponibili sul mercato in grado di produrre parti di grandi dimensioni in serie e con costi contenuti. Essendo il centro di un sistema completamente modulare che include unità dedicate alla gestione di polveri e gas, questa macchina semplifica la produzione di pezzi di grandi dimensioni e riduce al minimo i costi di produzione.

CUT AM 500

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Descrizione foto applicazione : Turbine rear vane (TRV)Tecnologia DMP Factory 500 3DXpert CUT am 500 Segmento di mercato aerospaziale Materiale LaserForm® Ni718 (Inconel 718) Tempo di costruzione 48 ore Spessore dello strato 60 µm Vantaggi chiave • Tempi di consegna ridotti rispetto alla fonderia.

• Costi di produzione inferiori grazie a una maggiore efficienza.

• Migliore ottimizzazione dei processi attraverso la semplificazione del flusso di lavoro.

Oltre all’ampio volume di costruzione, DMP Factory 500 presenta una configurazione multi-laser che consente agli utenti di massimizzare la produttività e la velocità di costruzione e di ottenere superfici sagomate senza soluzione di continuità.

System 3R AM sono progettati per preservare i punti di riferimento per parti grandi e pesanti durante l’intero processo di produzione.

3DXpert®

Il portafoglio completo di tecnologia di fresatura e lavorazione laser ad alte prestazioni offerto da GF Machining Solutions copre quasi tutte le operazioni di pre e post-processo utilizzate nella produzione di parti AM di grandi dimensioni.

Sviluppato per consentire agli utenti di controllare l’intero flusso di lavoro AM, il pacchetto software 3DXpert può essere utilizzato per ciascuna delle fasi di produzione, dalla progettazione delle parti e allo sviluppo del supporto alle strategie di scansione laser e ai programmi di fresatura post-costruzione. Per la produzione di parti AM di grandi dimensioni, gli strumenti di simulazione della stampa e ottimizzazione della strategia di stampa del software sono particolarmente utili per migliorare la sicurezza del processo.

CUT AM 500 Progettata attorno ad una tavola inclinabile che riorienta parti AM anche di grandi dimensioni per un processo di elettroerosione a filo orizzontale, AgieCharmilles CUT AM 500 è veloce ed efficace per la separazione delle parti AM dalla piastra di stampa. La qualità della superficie a livello EDM e il filo di molibdeno di piccolo diametro consentono finiture superficiali di alta qualità con rugosità inferiore a Ra 6 µm, che può ridurre o eliminare la necessità di ulteriore post-processo per molte parti.

Pallet System 3R Indipendentemente dal fatto che vengano utilizzati come parte di un flusso di lavoro automatizzato con automazione System 3R per una maggiore produttività o vengano spostati manualmente tra macchine e stazioni di lavoro, gli utensili 54

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Tecnologia di fresatura

Il partner nell’eccellenza AM La produzione di parti AM di grandi dimensioni implica una tecnologia veramente all’avanguardia - molte di queste applicazioni erano esperimenti di laboratorio meno di un decennio fa e pochissimi produttori hanno una vasta esperienza con questi processi. Attraverso la sua collaborazione con clienti in tutto il mondo, nonché un’ampia ricerca e sviluppo interni, GF Machining Solutions può facilmente agire come un partner unico per lo sviluppo e la convalida delle applicazioni AM. GF Machining Solutions offre una rete globale di centri di competenza con ingegneri applicativi che possono offrire formazione e supporto per tutte le soluzioni GF, inclusa la tecnologia additiva. Per il supporto specifico AM da GF, l’AMotion Center focalizzato sui settori aerospaziale ed energia a Stabio, Svizzera, offre servizi di stampa e post-elaborazione accreditati NADCAP oltre al servizio e supporto AM generali.

Quando sono necessarie parti AM di grandi dimensioni, il massimo livello di redditività richiede un flusso di lavoro end-to-end completo progettato per superare le sfide uniche presentate da questo nuovo processo e GF Machining Solutions offre questo sistema olistico sotto forma di DMP Factory 500 e la sua soluzione completa per il flusso di lavoro additivo. 

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DOSSIER M A C C H I N E E S I S T E M I P E R L’ A D D I T I V E M A N U F A C T U R I N G Torri 3D (Credit: CADdyBLOG)

ISINNOVA

ISINNOVA: PROFESSIONISTI

DELL’INNOVAZIONE!

IL TERMINE “STAMPA 3D”, NEL CORSO DELL’ULTIMO QUINQUENNIO, È ENTRATO PROGRESSIVAMENTE NEL VOCABOLARIO COMUNE, MA, PUR STANDO SULLA BOCCA DI MOLTI, NON È ALTRETTANTO DIFFUSA UNA CHIARA CONOSCENZA DI CHE COSA REALMENTE SIGNIFICHI E DI QUALI SIANO LE APPLICAZIONI E I POSSIBILI SVILUPPI DI QUESTA TECNOLOGIA. NE PARLIAMO CON L’ING. ALESSANDRO ROMAIOLI, DIRETTORE TECNICO DI ISINNOVA – CON L’INTENTO DI FAR LUCE SULL’ARGOMENTO, FORNENDO PUNTI DI RIFERIMENTO CERTI ED ILLUSTRANDO IL PUNTO DI VISTA E L’INTERPRETAZIONE DELL’AZIENDA 56

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L’

L’approccio di ISINNOVA alla stampa 3D – afferma Romaioli - è piuttosto recente: da circa cinque anni ci occupiamo in azienda di prototipazione rapida e di piccole produzioni, ma è a partire da marzo 2020 che abbiamo acquisito notorietà sfruttando in modo innovativo questa modalità di realizzazione tecnica. In quel frangente, abbiamo deciso di aiutare la comunità nella lotta alla pandemia globale di Covid19 fabbricando repliche in 3D di una valvola Venturi in uso su respiratori ospedalieri. Il componente è stato creato usando stampa 3D a polvere SLS, tecnologia su cui torneremo oltre.

A questo progetto è seguito l’adattamento di una maschera da snorkeling perché diventasse una maschera per respirazione assistita, grazie a un connettore chiamato valvola Charlotte, stampato in 3d FDM”.

Parlando di stampa 3D non si può non menzionare Chuck Hull, che negli anni ’80 inventa e brevetta la stereolitografia.

Si tratta del primo processo di stampa 3D che crea oggetti solidi tramite l’indurimento di strati successivi e sovrapposti di polimero liquido. “In quegli anni, - spiega Romaioli - quel tipo di tecnologia era appannaggio di pochi e implicava costi quasi proibitivi; oggi possiamo dire di aver maturato conoscenze molto più specifiche da un lato, e dall’altro di aver inaugurato la diffusione di una maggiore consapevolezza in merito all’additive manufacturing che ha contribuito a renderlo più accessibile.

I progressi sono però ancora ben lontani dall’aver esaurito i numerosi vantaggi ricavabili da questo tipo di applicazione”.

Le tipologie di stampa 3D Analizziamo brevemente, insieme all’ing. Romaioli, le quattro principali tipologie di stampa 3D, cercando di fornire un ordine di grandezza indicativo dei costi delle stampanti sul mercato. La tecnologia più comune e più nota, oltre che più economica, è sicuramente la stampa FDM (Fluid Deposition Modeling): a partire da una bobina di filamento polimerico la macchina fonde il materiale e lo deposita a strati successivi per la creazione di modelli solidi. “Si tratta – precisa Romaioli - di una tecnologia semplice che non prevede particolari incombenze di post-processing, se non la rimozione di eventuali supporti, ed offre una gamma di materiali di impiego piuttosto ampia: dai polimeri comuni PLA e ABS al nylon, passando per composti caricati in carbonio, legno, ceramica, fino ai metalli. I costi delle stampanti FDM professionali vanno dai mille di euro alle poche decine di migliaia, ma si possono trovare delle FDM ad uso hobbistico per poche centinaia di euro”.

La tecnologia SLS (Selective Laser Sintering) sfrutta anch’essa la fusione del materiale partendo però da composti in polvere e utilizzando un fascio laser per sinterizzare le porzioni di interesse. “Tramite l’effetto dell’elevata temperatura – precisa l’ingegnere - i grani si fondono tra di loro per costruire il manufatto. Questa tecnologia, al contrario della precedente, permette di ottenere pezzi di elevata finitura, sia per piccole sia per grandi dimensioni e garantisce ottime proprietà meccaniche consentendo una significativa

versatilità geometrica. Questa modalità di produzione 3d è tuttavia molto costosa; le stampanti sul mercato vengono vendute con prezzi a partire da decine di migliaia di euro fino a qualche centinaio di migliaia”.

La tecnologia SLA (StereoLithography Apparatus) o stereolitografia è la modalità inizialmente sviluppata dall’ingegner Hull, che sfrutta il processo di fotopolimerizzazione e solidificazione di un liquido che, versato in una vasca, viene irraggiato da un laser. Il materiale di base è resina fotosensibile composta da polimeri epossidici.

Le stampanti per questa modalità di stampa additiva hanno un costo indicativo di 20.000-30.000 € e permettono di ottenere pezzi ad elevata definizione, sia per piccole sia per grandi dimensioni. I manufatti finiti vantano buone proprietà meccaniche. Di contro è da considerare un limite l’esiguo numero di materiali utilizzabili.

“La DLP – continua Romaioli - sfrutta lo stesso principio di fotopolimerizzazione utilizzando uno schermo UV invece di un fascio laser, col risultato di una resa leggermente inferiore dal punto di vista della finitura, ma con costi decisamente più accessibili, nell’ordine del migliaio di euro fino a poche decine di migliaia per stampanti di buon livello. Anche in questo caso è bene aggiungere che sono disponibili per poche centinaia di euro stampanti dedicate all’hobbistica, che danno discreti risultati”.

La tecnologia FDM è sicuramente la più semplice e immediata, soprattutto per l’assenza di rifinitura post-processo, lavaggi speciali o aspirazione di fumi. Questo la rende accessibile anche ai non professionisti del settore.

I vantaggi della stampa 3D Ad oggi la stampa 3D è ampiamente utilizzata nel campo della prototipazione rapida, principalmente a servizio dell’industria, ma trova importanti applicazioni in ambito biomedicale e aerospaziale. “Per dare un’idea dell’impatto di questa tecnologia – spiega Romaioli - consideriamo uno dei settori da anni traino dell’economia mondiale, l’automotive.

Le grandi case automobilistiche stanno progressivamente dismettendo grossi impianti per lo stoccaggio di pezzi di ricambio, sostituendoli con file 3D virtuali che, a seconda dell’occorrenza, vengono utilizzati per produrre oggetti sul momento. Producendoli in loco, non solo vengono eliminati i costi e tempi delle spedizioni, ma la casa madre può risparmiare risorse in termini di spazio di stoccaggio e di acquisto di componenti da terzi.

L’applicazione della stampa 3d potrebbe estendersi oltre la ricambistica; già alcuni anni fa è stata realizzata la prima auto elettrica interamente stampata 3D; la STRATI. Certo, quell’auto non era competitiva sul mercato a livello di prestazioni, ma quell’esperimento costituisce il preludio di un futuro del mercato automotive legato all’additive manufacturing”.

Alessandro Romaioli, Direttore Tecnico di ISINNOVA

M &A | MARZO 2021

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DOSSIER M A C C H I N E E S I S T E M I P E R L’ A D D I T I V E M A N U F A C T U R I N G

Anello 3D-Prototek

Una delle principali leve commerciali che amplificano la richiesta della clientela e il conseguente impiego della stampa 3D è la possibilità di creare in tempi rapidissimi e a basso costo componenti “su misura”. Nel settore della personalizzazione, l’additive manufacturing sta soppiantando le classiche tecnologie produttive e di trasformazione; questo grazie ai bassi costi e soprattutto alle libertà geometriche. I settori maggiormente impattati sono il già citato settore biomedicale (protesi, ortopedia correttiva, odontoiatria), ma anche il settore della moda (abbigliamento, accessori, calzature), dell’artigianato, il settore dolciario e dell’oreficeria. Riguardo quest’ultimo, sempre crescente è la domanda di gioielli unici, realizzati con geometrie difficili se non impossibili da ottenere con le metodologie storiche di produzione; gli orefici più specializzati utilizzano la stampa 3D per ottenere direttamente il pezzo in metalli preziosi o realizzare dime con cui creare gli stampi da fusione.

Le reti di makers “Oltre che per la sua versatilità, il continuo sviluppo dell’additive manufacturing si deve al grande numero di risorse open-sourcing inerenti, disponibili online. Le reti di makers, così vengono definiti i professionisti e gli appassionati di stampa 3D, di produttori e di trasformatori creano aree collaborative e di scambio che permettono al know-how globale di crescere ad una velocità molto maggiore rispetto a settori in cui i traguardi vengono celati dalle aziende proprietarie, al fine di sfruttarli il più possibile dal punto di vista del profitto. Il futuro del 3D printing vedrà sicuramente ancor più applicazioni nel campo medicale, anche a livelli avanzati: sempre più test e studi vengono intrapresi basandosi su nanotecnologie 3D, fino alla replica 58

M &A | MARZO 2021

di interi organi”. Afferma Romaioli. “Da non sottovalutare, le potenzialità nel campo dell’edilizia con la realizzazione di abitazioni in 3D mediante la deposizione di successivi strati di cemento e soprattutto del food, dove potremo vedere non solo cibi personalizzati in gusto e design, ma anche nel contenuto nutritivo. Con il 3d abbiamo il primo esempio di produzione concreta in cui ciò che immaginiamo riesce a prendere forma in poco tempo sotto i nostri occhi. L’errore da evitare è considerare scontato e non dare il reale valore, anche in prospettiva, a ciò che di straordinario la tecnica è in grado di darci”.

Chi è ISINNOVA “Siamo un gruppo di progettisti, creativi e inventori. Ci appassioniamo nel rendere reali le idee dei nostri clienti.

Afferma l’ing. Cristian Fracassi, CEO di ISINNOVA. Intendiamo essere professionisti dell’innovazione, veicolando il cambiamento tramite la conoscenza tecnica e una visione orientata al futuro. Utilizziamo un approccio propositivo, che consente di ottenere risultati tangibili: aiutiamo gli imprenditori ad apportare significative migliorie in contesti aziendali e affianchiamo i privati che desiderano portare a compimento una loro intuizione. Chi ci contatta ha motivazioni chiare e presenti: vuole generare valore dalle proprie idee, a qualunque stadio si trovino. È nostro compito saper ascoltare, conservando come valori fondanti dell’azienda la lealtà, la trasparenza e, non da ultimo, la propositività, che ci contraddistingue. Vantiamo un gruppo eterogeneo, che eroga competenze tecniche e ingegneristiche in svariati campi, garantiamo flessibilità e capacità di adattamento. I campi più comuni di nostro intervento sono: consulenza tecnica, consulenza per la proprietà intellettuale, progettazione di massima, prototipazione”. 

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KUKA

LA PARTNERSHIP TRA KUKA E MOI PER LA CANTIERISTICA

NAVALE

GRAZIE ALLA PARTNERSHIP CON KUKA, AL “SALONE NAUTICO” DI GENOVA 2020, MOI COMPOSITES, SPIN-OFF DEL POLITECNICO DI MILANO, HA PRESENTATO AL MONDO MAMBO, LA PRIMA BARCA REALIZZATA IN VETRORESINA PRODOTTA DA UN ROBOT KR QUANTEC MEDIANTE STAMPA 3D 60

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MAMBO, la barca in vetroresina che rivoluziona il design nella cantieristica navale, ha impressionato i visitatori della fiera con il suo design: elementi laterali che ricordano le onde e una forma simile a una pinna che si assottiglia verso l’estremità. Con 6,5 m di lunghezza, 2,5 m di larghezza e soli 800 kg è un peso piuma: il “Motor Additive Manufacturing Boat”, abbreviato in MAMBO, è la prima barca al mondo realizzata con una stampante robotizzata 3D, costruita con l’ausilio di robot KUKA e rifinita da mani esperte. Con questo progetto, Moi Composites definisce un nuovo riferimento nella cantieristica navale, che la rende unica. “L’idea di realizzare MAMBO ci è venuta dopo aver partecipato al salone nautico di Genova nel 2017. Grazie all’innovativa stampa 3D con robot industriali, strato dopo strato, abbiamo visto il progetto prendere vita, per arrivare, finalmente, al mare. La stampa 3D consente non solo di risparmiare tempo e materiali, ma apre anche nuove possibilità di design che non esistevano prima: basti guardare ad esempio alla forma particolare dello scafo in vetroresina di MAMBO. La costruzione tradizionale di barche non presenta la stessa flessibilità della stampa 3D, i robot, invece, offrono una libertà ed una precisione capaci di realizzare qualunque forma geometrica pensabile. Tutto questo non sarebbe accaduto senza il supporto dei nostri partner, i quali hanno creduto insieme a noi in questo ambizioso progetto”. Afferma Gabriele Natale, CEO e co-fondatore di Moi Composites. Per realizzare questo progetto, la start-up italiana ha collaborato con importanti esperti internazionali nel settore dell’automazione, del software, dei materiali compositi e della cantieristica navale: Autodesk, Catmarine, Confindustria Nautica, Mercury Marine, MICAD, Osculati, tappezzeria Rizzo e Owens Corning.

La barca in vetroresina prende forma grazie a KUKA “MAMBO – spiega Natale - è stata realizzata con una tecnologia di stampa 3D brevettata da Moi Composites chiamata Continuous Fiber Manufacturing (CFM), un sistema realmente innovativo che, grazie all’utilizzo di robot sapientemente guidati da algoritmi generativi, consente di stampare in 3D materiali compositi unidirezionali con prestazioni meccaniche e libertà formali fino ad oggi impensabili. La tecnologia prevede l’utilizzo di macchine

robotiche, in grado di depositare delle fibre continue impregnate di resina termoindurente reticolabile per creare manufatti ad elevate prestazioni, posizionando le fibre in maniera ottimizzata partendo solamente da un modello digitale. Ciò permette di creare prodotti fibro-rinforzati, con caratteristiche meccaniche pari alla vetroresina unidirezionale, senza l’ausilio di modelli, stampi o altre attrezzature. In questo modo è possibile ottenere non solo prototipi, ma veri prodotti in serie limitate o pezzi unici”.

MAMBO è equipaggiata con uno scattante fuoribordo da 115 cv, un sistema di navigazione, deck in sughero e divanetti in pelle bianca. Lo scafo è un triciclo rovescio ispirato al famosissimo Arcidiavolo di Sonny Levi, sul quale le forme organiche si rincorrono e si trasformano in elementi strutturali e funzionali. “Una volta ideato il concept e realizzato il progetto esecutivo – continua Natale - sono state stampate le varie sezioni utilizzando due robot KUKA KR Quantec High Accuracy. Situati a Milano, nella sede di Moi Composites e a Birmingham, nell’AMF (Advanced Manufacturing Facility) di Autodesk, essi hanno consentito di utilizzare al meglio la manifattura diffusa, considerata tra i punti di forza più rilevanti della stampa 3D”. Conclusa la stampa, i pezzi sono stati uniti e laminati nel cantiere Catmarine, creando una struttura monoblocco in sandwich, senza divisione scafocoperta. L’instancabile e impassibile lavoro dei robot unito alla sapiente e appassionata abilità degli artigiani del cantiere hanno dato vita ad un nuovo sistema industriale ibrido, tanto tecnologico e digitale quanto analogico e sartoriale, che vede oggi l’impossibile farsi possibile. “Ad oggi – precisa Natale - MAMBO rappresenta non solo il primo scafo realizzato con tecniche di produzione tridimensionale innovative ad essere realmente utilizzato in navigazione, ma anche una finestra su un nuovo mare di possibilità. L’idea era quelli di dimostrare i vantaggi dell’automazione grazie all’innovativa stampa 3D con robot industriali, creando un qualcosa di rivoluzionario dal punto di vista delle forme, impossibili da realizzare con tecnologie M &A | MARZO 2021

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tradizionali, utilizzando lo stesso materiale che viene normalmente utilizzato nell’industria nautica, la vetroresina. Utilizzando una matrice termoindurente abbiamo la possibilità di creare delle sezioni compatibili con il processo di costruzione tradizionale e, in quanto tali, stampabili, assemblabili e quindi rifinibili e verniciabili in cantiere, seguendo il workflow tradizionale della costruzione di una normale imbarcazione, unendo la manifattura digitale a quella analogica”.

L’innovativa procedura di stampa 3D “Continuous Fiber Manufacturing” (CFM) inizia da un modello tridimensionale, che viene elaborato tramite software e realizzato poi con robot come il KR QUANTEC. La tecnologia CFM consente da una parte di risparmiare il peso inutile, e d’altra parte di stampare un core strutturale della barca. La tecnologia offre anche molti vantaggi, tra cui la polimerizzazione in tempo reale, senza necessità di utilizzare forme predeterminate. Questo consente di contenere i costi, soprattutto per lotti di produzione di piccole dimensioni, costruendo concept che possono persino essere personalizzati. “La scelta dell’utilizzo di un robot per lo sviluppo della nostra tecnologia – conclude Natale - consente una libertà nella gestione delle traiettorie che una macchina a tre assi oggi non è in grado di fornire, soprattutto per quanto riguarda la gestione dell’anisotropia del materiale. Il robot consente di ottenere degli oggetti che hanno un rapporto pesoprestazione molto più elevato, aprendo a scenari produttivi che sarebbero impensabili con una stampante 3D tradizionale”.

KR QUANTEC I robot KR QUANTEC sono robot di portata elevata, e all’interno di questa categoria sono quelli che sul mercato offrono il ventaglio più ampio di portate e raggi d’azione.

Questo robot a tutto tondo di KUKA è pensato per essere 62

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usato praticamente in tutti i settori di mercato, dall’industria automobilistica alle fonderie fino al settore medicale.

Nata sulla base dell’esperienza maturata da KUKA nel mondo dinamico dell’automazione, la serie KR QUANTEC rappresenta una soluzione di qualità affidabile, poliedrica ed efficiente per diversi ambiti produttivi offrendo uno spettro di impieghi senza paragoni dei robot, che convincono con le loro prestazioni, la loro economicità e la loro flessibilità. La concezione con moduli snelli è garanzia di robot flessibili e precisi, tempi di fornitura rapidi e un Total Cost of Ownership contenuto, da una parte grazie alla minore manutenzione e dall’altra grazie al numero contenuto di pezzi di ricambio. La possibilità di incrementare successivamente la portata sul campo e le modalità Motion Mode, pensate per una qualità ideale del processo di produzione, fanno di KR QUANTEC una macchina estremamente flessibile e un investimento sicuro per il futuro della produzione.

A proposito di Moi Moi Composites (Moi) è una tech start-up che stampa in 3D oggetti resistenti e personalizzati utilizzando robot e materiali compositi avanzati. Priva di stampi, design tradizionali e vincoli di tempo, l’innovativa tecnologia brevettata da Moi può produrre oggetti resistenti, leggeri e unici, in forme, dimensioni e prestazioni incredibili. Spin-off del Politecnico di Milano, Moi è la prima azienda al mondo a stampare in 3D in vetroresina una nuova barca dalla forma unica. Fondata a Milano, in Italia, nel 2018, Moi ha vinto numerosi premi per la sua tecnologia innovativa tra cui il prestigioso “Premio Nazionale Innovazione” e il “JEC Innovation Award”, tra i suoi partner ed early-adopters industrie nel settore dell’automazione, aerospazio, energia, marittimo e bio-medicale. 

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L’azienda ha scelto di specializzarsi nella produzione additiva di componenti di medie dimensioni in diversi metalli con un processo detto di fusione di metallo a letto di polvere (o fusione laser), fornendo ai propri clienti soluzioni di produzione additiva chiavi in mano e realizzando pezzi complessi in metallo per un’ampia gamma di applicazioni, principalmente nel settore industriale e medicale. “Grazie a questa tecnologia – spiega l’ing. Enrico Orsi, Product Manager Additive Manufacturing di Renishaw - è possibile ottenere un buon compromesso tra dimensione dei pezzi e realizzazione dei dettagli, potendo creare forme complesse altrimenti impossibili con metodi di fusione e lavorazione tradizionali o con tecniche sottrattive. I pezzi possono essere massicci o contenere parti cave, con o senza strutture reticolari”. Fondata nel 1973, la Renishaw, leader mondiale nel settore delle tecnologie di precisione, grazie all’acquisizione di diverse tecnologie, è riuscita negli anni a diversificare le proprie attività, dal settore dei sensori per macchine utensili a CN alla strumentazione scientifica e alle produzioni additive (stampa 3D) in metallo, fino a proporsi sul mercato, dal 2011, non solo come fornitore di soluzioni per la produzione ma anche come produttore di macchine per l’additive. Oggi, l’azienda opera in tutto il mondo, con più di 79 sedi in 37 paesi ed oltre 4.400 dipendenti.

Produzione additiva in metallo “La produzione additiva – precisa l’ing. Orsi - è un processo che consente di creare oggetti tridimensionali da file digitali. Si usa il termine “additiva” perché implica l’accumulo di sottili strati di polvere di metallo, uno a uno, che vengono fusi tramite fusione laser. La fusione di letto di polvere di metallo di Renishaw, utilizza un laser ad itterbio a fibra ad alta potenza per fondere le polveri metalliche e creare pezzi meccanici in tutto e per tutto funzionali ed è particolarmente indicata per la produzione di pezzi con specifiche meccaniche molto alte”. Il processo è guidato in modo digitale, direttamente da dati CAD 3D sezionati. Per ciascuna sezione di dati CAD viene depositato sulla piastra di base un sottile strato uniforme di polvere metallica finissima, quindi il laser fonde con precisione le aree selezionate dello strato di polvere. Il processo viene ripetuto a salire, strato dopo strato, finché il pezzo non è completo. I sistemi di produzione additiva Renishaw possono utilizzare diversi metalli, tra cui lega di titanio Ti6Al4V, lega di cobalto cromo, acciaio inox, leghe di nichel come Inconel 625 e Inconel 718, lega di alluminio AlSi10Mg. Questa tecnologia può produrre forme complesse altrimenti impossibili con metodi di fusione e lavorazione tradizionali o con tecniche sottrattive. Queste soluzioni vengono impiegate in ambiti specifici, quali i settori automotive di alta gamma e aerospaziale, grazie alla possibilità di realizzare pezzi più leggeri e con geometrie particolari ed elevate caratteristiche meccaniche, e, sempre di più, in settori di nicchia in campo odontoiatrico e medicale, per i quali è possibile realizzare protesi in titanio in additive. Renishaw dispone di team dedicati alle soluzioni nel campo medicale.

Enrico Orsi, Product Manager Additive Manufacturing di Renishaw

“Le soluzioni offerte da Renishaw – continua l’ing. Enrico Orsi - sono orientate alla produzione di pezzi di media dimensione realizzabili con macchine di media grandezza, cioè con un campo di lavoro di circa 25 cm. Volendo trasferire l’idea dell’additive dalla prototipia alla produzione, occorre garantire la qualità dei pezzi e la conformità a specifiche industriali di alto livello, e aumentare al massimo la produttività. Non essendo particolarmente economica, la tecnologia additiva trova una sua giustificazione a fronte di prestazioni migliori e prodotti estremamente performanti non realizzabili con altre tecnologie, oggetti ottenibili mediante macchine ad alta produttività con più laser che lavorano in parallelo mediante le quali ottenere una produzione di serie.

Dato che c’è un limite oltre il quale la potenza del laser non può aumentare, la soluzione per aumentare la produttività è infatti quella di aumentare il numero delle sorgenti”.

RenAM 500Q La RenAM 500Q è il sistema AM con laser multipli per massimizzare la produttività caratterizzato da un volume di lavoro di 250 x 250 x 350 mm, dotato di quattro potenti laser da 500 W che possono accedere simultaneamente a tutta la superficie del letto di polvere. RenAM 500Q consente una velocità di costruzione molto elevata, aumentando la produttività del sistema e riducendo i costi di produzione dei singoli pezzi. “Con una potenza laser quattro volte superiore a quella di una normale macchina dalle dimensioni compatte, la RenAM 500Q è in grado di produrre pezzi di dimensioni medio-piccole a costi estremamente contenuti. Questa è la direzione in cui si sta muovendo il mercato – precisa Orsi.

Altri player attualmente presenti sul mercato, hanno soluzioni multi laser sulle macchine di grandi dimensioni, mentre Renishaw ha concentrato queste soluzioni soprattutto sulle macchine di media dimensione, di cui è anche produttore.

Tale risultato è reso possibile dal design innovativo della macchina. Il sistema ottico include funzioni di controllo digitale e messa a fuoco dinamica che consentono ai quattro laser di colpire con assoluta precisione tutti i punti del letto M &A | MARZO 2021

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Macchina di stampa 3D in metallo multilaser RenAM 500Q

di polvere. Tale flessibilità permette di ridurre al minimo i tempi di produzione e di utilizzare l’energia laser in modo estremamente efficiente sull’intera area di lavoro. Altro requisito importante per la produzione è l’automazione di processo. La RenAM 500Q è dotata di sistemi automatici per la gestione di polvere e rifiuti, grazie ai quali consente una qualità di processo costante, riduce il tempo richiesto all’operatore e assicura alti livelli di sicurezza. Il tutto attraverso un sistema integrato di setacciatura e ricircolo della polvere”.

Il setaccio e il sistema di ricircolo polvere integrati automatizzano la gestione delle polveri all’interno di un’atmosfera inerte di gas argon. La polvere inutilizzata passa attraverso il setaccio e tutte le particelle di dimensioni eccessive vengono raccolte, rimosse dalla macchina e depositate in un contenitore metallico.

La RenAM 500Q include le stesse funzioni di utilizzo e sicurezza del sistema a laser singolo RenAM 500M: è 66

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dotata di due filtri di sicurezza con sistemi automatici di cambio filtro e gestione della polvere, per ridurre al minimo gli interventi manuali e l’ossidazione della polvere, dovuta al contatto con l’atmosfera. Quando si lavora a velocità sostenute, diventa importante garantire che le emissioni di processo vengano rimosse in modo sicuro ed efficace dal flusso del gas. Il sistema avanzato Renishaw per la rimessa in circolo del gas inerte include un prefiltro a ciclone e un intercooler che preserva la durata del filtro e contribuisce a mantenere l’ambiente pulito per tutta la durata del processo di lavorazione. “Renishaw – continua Orsi - è stata una delle prime aziende ad utilizzare sistemi per l’inertizzazione della camera in vuoto e guarnizioni ad alta integrità, che assicurano condizioni di lavoro ottimali e riducono al minimo i consumi di argon. Una serie di studi approfonditi ha dimostrato che nei nostri sistemi la polvere rimane in buone condizioni più a lungo massimizzando le possibilità di riutilizzo e riducendo ulteriormente il costo dei pezzi

prodotti”. Le macchine AM e i sistemi ottici Renishaw sono stati progettati, sviluppati e prodotti interamente in-house per garantire la massima capacità di controllo sulle prestazioni.

In particolare sistemi ottici, dotati di un sistema interno di raffreddamento conforme che assicura un’eccellente stabilità termica del gruppo ottico, sono costruiti tramite AM in AlSi10Mg. Vengono quindi utilizzate macchine AM per produrre parti di se stesse, in modo da ottenere pezzi con caratteristiche uniche.

QuantAM, il software di preparazione alla stampa 3D “Nella macchina AM – spiega Orsi - il software permette di passare dal disegno CAD tridimensionale dei pezzi ad una sequenza di vettori laser che definiscono fisicamente l’oggetto nello spazio”. QuantAM è lo strumento software dedicato alla preparazione di file per i sistemi di produzione additiva Renishaw che, grazie al flusso di lavoro intuitivo e alla navigazione semplificata, accetta in ingresso file in diversi formati dal sistema Ttraining Software in un Solution Centre Renishaw CAD e guida l’operatore nella preparazione di modelli per il processo additivo. Progettato specificatamente per le tutte le tipologie di materiali compatibili con la tecnologia a piattaforme di stampa Renishaw, consente un’integrazione più fusione laser”. stretta nel software di controllo, ma anche la revisione rapida ed accurata di tutti i file di costruzione per sistemi Renishaw, I Solutions Centres anche quelli generati da altri software. “QuantAM – aggiunge Tramite i Solutions Centres, Renishaw intende abbattere Orsi - consente di svolgere cinque funzioni fondamentali: le barriere all’accesso al mondo della produzione additiva posizionamento ottimale dei componenti nello spazio, in metallo, fornendo un ambiente di sviluppo sicuro in l’aggiunta di strutture di supporto, la suddivisione del pezzo cui l’utente può ampliare la conoscenza della tecnologia e in strati e l’assegnazione dei vettori del laser e la generazione utilizzarla senza preoccupazioni. In Italia, presso la sede di di un file di costruzione leggibile dalla macchina. Queste Torino, sono state predisposte delle aree attrezzate – dei operazioni vengono eseguite fuori linea, da un operatore laboratori - con i sistemi Renishaw più aggiornati in cui che, in ufficio, prepara il file formattando la geometria vengono messe a disposizione dei clienti, con una formula CAD originale in un file contenente i dati di processo che a noleggio, sia le macchine che l’esperienza ed il talento di viene trasferito alla macchina, associando i parametri di ingegneri e tecnici per integrare rapidamente e senza rischi la costruzione alla specifica geometria. Questo garantisce non tecnologia additiva più adatta alle proprie esigenze. In questo solo un processo di lavorazione coerente e la tracciabilità di modo, prima dell’acquisto di una macchina, i clienti hanno la tutti i componenti prodotti, ma rende le macchine Renishaw possibilità di noleggiare per qualche mese la soluzione ideale “aperte”, consentendo di utilizzare nelle macchine Renishaw per il proprio processo produttivo.  M &A | MARZO 2021

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DOSSIER M A C C H I N E E S I S T E M I P E R L’ A D D I T I V E M A N U F A C T U R I N G SANDVIK COROMANT

COROMILL® 390 IN VERSIONE LEGGERA, REALIZZATA CON LA PRODUZIONE ADDITIVA, PIÙ COMPATTA E NOTEVOLMENTE PIÙ LEGGERA DI UNA FRESA TRADIZIONALE, ASSICURA MENO VIBRAZIONI E MAGGIORE STABILITÀ NELLE APPLICAZIONI ESIGENTI

MINOR PESO , MAGGIOR GUADAGNO

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CON LA RIVOLUZIONARIA FRESA IN TITANIO

Le vibrazioni e le loro conseguenze – produzione più lenta, finitura superficiale insoddisfacente e breve durata utensile – limitano spesso le prestazioni degli utensili di fresatura lunghi.

Le tecnologie di produzione additiva offrono un nuovo metodo per ridurre il peso delle frese dell’80% e raggiungere prestazioni nettamente superiori e una produttività aumentata fino al 200%, in combinazione con la tecnologia antivibrante Silent Tools™. La combinazione tra componenti dalle caratteristiche complesse con cavità profonde e materiali difficili da lavorare è una sfida tipica delle operazioni di fresatura nelle applicazioni aerospaziali e Oil & Gas. A causa delle lunghe sporgenze necessarie e dei conseguenti problemi di vibrazioni, queste applicazioni rappresentano spesso un collo di bottiglia nella linea di produzione. Sandvik Additive Manufacturing, una nuova divisione creata nell’ambito dell’area Sandvik Machining Solutions nel 2017, ha cercato di trovare nuovi modi di affrontare questa sfida. Il risultato, ora proposto da Sandvik Coromant, è la nuova fresa leggera CoroMill® 390 combinata con i porta-utensili antivibranti Silent Tools™.

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CoroMill® 390 in versione leggera L’obiettivo principale era quello di ridurre il peso della fresa per migliorare le prestazioni in presenza di sporgenze lunghe.

Esistevano svariate alternative per ottenere questo risultato, tra cui l’uso di materiali più leggeri o l’esecuzione di fori nel corpo dell’utensile ma, in questo caso, la produzione additiva si è dimostrata la soluzione ottimale. Per massimizzare l’effetto antivibrante dell’adattatore e ridurre notevolmente le vibrazioni, è fondamentale minimizzare la massa tra il meccanismo antivibrante e il tagliente, avvicinando questi due elementi il più possibile. Con l’aiuto della produzione additiva e l’impiego del titanio, questa nuova soluzione minimizza sia la massa che la distanza, aumentando notevolmente i volumi di truciolo asportato. La fresa è stata ottimizzata a livello topologico, mediante la rimozione della maggior quantità di materiale possibile e il passaggio dall’acciaio al titanio, che unisce un peso ridotto a una grande robustezza. Per la progettazione del corpo fresa si è adottato un principio molto semplice: sono stati analizzati i carichi generati dall’azione di taglio e il design della fresa è stato ottimizzato per ottenere la

massima robustezza possibile.

Come base di partenza si è utilizzata una fresa convenzionale per spallamenti CoroMill 390 da 50 millimetri di diametro con tre inserti di misura 11. La produzione additiva ha permesso di ridurre dell’80% il peso dell’utensile. Nelle operazioni di spianatura con ampio impegno radiale del tagliente, la capacità di asportazione del metallo è risultata superiore del 200%. Come materiale di prova è stato usato un acciaio debolmente legato a medio tenore di carbonio SS 2541-03 con durezza di 290HB (EN 34CrNIMo6 / AISI 4340; codice MC P2.5.Z.HT). La lunghezza del corpo fresa è stata ridotta per diminuire la distanza tra il meccanismo di smorzamento e i taglienti.

Combinando la nuova fresa con la tecnologia antivibrante Silent Tools è possibile ottenere prestazioni ottimali e un’azione di taglio più fluida. Questo sistema smorzante interno, costituito da una massa pesante sostenuta da elementi elastici in gomma, crea un’azione di contrasto alle vibrazioni indotte e riesce a ridurle sensibilmente. Sandvik Coromant è costantemente alla ricerca delle migliori tecnologie disponibili per ottimizzare le prestazioni nelle applicazioni di taglio dei metalli. La produzione additiva offre opportunità completamente nuove e molto promettenti per migliorare il design e le prestazioni degli utensili in determinate condizioni e applicazioni.

La produzione additiva del gruppo Sandvik Il termine “produzione additiva” designa l’insieme di tecnologie usate per fabbricare oggetti 3D mediante l’apporto di più strati consecutivi di materiale uno sull’altro.

Lo standard ISO/ASTM52900-15 definisce sette tipi principali di produzione additiva, che si differenziano per i materiali impiegati e per le caratteristiche del processo.

Il Gruppo Sandvik dispone di tutte le tecnologie per la stampa dei metalli a livello interno. La produzione additiva

Sandvik e BEAMIT: i nuovi orizzonti della produzione additiva

Lo scorso anno Sandvik e BEAMIT hanno compiuto diversi importanti progressi nella produzione additiva in metallo (AM).

In settembre 2020, l’acquisizione di ZARE da parte del gruppo BEAMIT ha determinato l’unione di due importanti uffici di servizi di produzione additiva in Europa per dare vita ad uno dei maggiori fornitori di servizi AM indipendenti, al servizio delle industrie più esigenti.

In occasione del recente Formnext (Francoforte, 19-22 novembre) Sandvik e BEAMIT hanno mostrato i punti di forza della loro offerta combinata nella produzione di polvere di metallo e produzione additiva. Insieme, le due aziende sono leader dell’intera catena del valore della produzione additiva, dalle polveri metalliche ai componenti finiti. Nel corso della manifestazione, Sandvik e BEAMIT hanno presentato diversi casi di utilizzo di produzione additiva da parte dei clienti, con una grande varietà di materiali e diversi processi di produzione additiva, attraverso la vasta gamma di polveri metalliche Osprey® di Sandvik, che ora vanta anche super leghe a base di nichel e titanio. Queste polveri di alta qualità possono essere utilizzate per produrre componenti leggeri ma estremamente durevoli con incredibili geometrie interne che massimizzano le loro caratteristiche prestazionali, rendendoli adatti per ambiti particolarmente esigenti come quello aerospaziale, automobilistico ed energetico. Con l’aggiunta di questa varietà di materiali, Sandvik dispone di una delle più ampie offerte di leghe sul mercato della produzione additiva. Inoltre, il parco macchine AM della società comprende tutti i processi di produzione additiva rilevanti per i metalli: ciò significa che Sandvik può adattare la polvere a qualsiasi processo di stampa.

è una tecnica particolarmente vantaggiosa per le strutture complesse e solide da realizzare senza giunzioni con un alto grado di precisione. Offre inoltre la possibilità di produrre forme e caratteristiche che sono impossibili da ottenere con le tecnologie di produzione sottrattive. La tecnologia impiegata in questo caso è la fusione a letto di polvere, adatta alla produzione di forme molto complesse, che utilizza un laser ad alta potenza per fondere piccole particelle di polvere metallica in oggetti tridimensionali. La polvere è una lega di titanio la cui granulometria è compresa tra 10 e 45 micron e gli strati in cui viene applicata hanno uno spessore generalmente compreso tra 20 e 60 micron.

Con oltre 150 anni di esperienza nell’industria dei metalli, il Gruppo Sandvik vanta estese competenze nell’intera catena del valore della produzione additiva – mettendo a disposizione servizi di consulenza e produzione, polveri metalliche, ecc. La divisione Additive Manufacturing vanta capacità di produzione di polveri a livello interno per la più ampia gamma di leghe AM – ed è perfino in grado di personalizzare i materiali per applicazioni difficili.  M &A | MARZO 2021

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TEC EUROLAB

NUOVI CONTROLLI AL SERVIZIO DELLA FILIERA DELL’ADDITIVE

MANUFACTURING AD OGGI, NON È PIÙ POSSIBILE ANNOVERARE LE TECNOLOGIE DI PRODUZIONE ADDITIVA TRA LE TECNOLOGIE DI PRODUZIONE EMERGENTI. QUALSIASI SETTORE INDUSTRIALE È ORMAI COINVOLTO, CON DIFFERENTI VELOCITÀ, GRADI DI ADOZIONE E MODALITÀ PRODUTTIVE. SE SI PRENDE IN CONSIDERAZIONE L’INTERA CATENA DEL VALORE DELLA PRODUZIONE ADDITIVA, SONO EVIDENTI GLI SFORZI CHE SI STANNO COMPIENDO PER AMPLIARE LA GAMMA DI MATERIALI DISPONIBILI, PER RENDERE PIÙ EFFICIENTI E PRODUTTIVE LE TECNOLOGIE E PER FAR SÌ CHE I METODI DI SIMULAZIONE DIVENTINO SEMPRE PIÙ RAPIDI ED AFFIDABILI 70

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Diversamente, tutto ciò che riguarda la fase di controllo e convalida del processo di fabbricazione additiva e dei componenti realizzati è spesso, ancora legato a metodi di test e analisi concepiti e sviluppati contestualmente alle tecnologie di produzione tradizionali. La produzione tramite additive manufacturing richiede di ripensare anche le modalità e le tecnologie di controllo.

TEC Eurolab, grazie all’esperienza consolidata, alla sinergia con cui operano i diversi reparti e alla dotazione di strumentazione d’avanguardia, fornisce informazioni specifiche, esegue test conformi agli standard, accompagna il cliente nella valutazione dei risultati delle analisi e suggerisce eventuali miglioramenti da apportare al progetto o alle impostazioni dei processi di produzione additiva. Il supporto alle aziende inizia già in fase di pre-analisi, quando il progetto è avviato insieme al cliente, per proseguire nelle fasi di test e successivamente, con l’analisi dei risultati delle prove.

Di seguito vengono esplorati due aspetti legati al controllo dei componenti prodotti in additive partendo da approcci radicalmente differenti: da un lato, il Centro Prove Funzionali opera per strutturare test ambientali-funzionali dedicati alla verifica pre-produzione di parti, dall’altro TEC Eurolab sta lavorando per rendere più efficiente il metodo di controllo tomografico con l’impiego dell’Intelligenza Artificiale.

Studio di metodologie per la verifica della funzionalità di parti prodotte in additive manufacturing.

La produzione additiva è in grado di realizzare componenti potenzialmente molto complessi.

A seguito del processo di stampa, una volta ultimate le operazioni di rimozione della polvere di stampa interna al componente, questo deve sottostare ad una serie di verifiche funzionali con l’intento di valutare se risulta in grado di soddisfare i requisiti definiti in fase di progetto.

Le prove che vengono solitamente richieste al Centro di Validazione TEC Eurolab sono: • prove di pressurizzazione, sia statica sia dinamica, con l’intento di verificare la tenuta pneumatica o idraulica del componente (test di scoppio), oppure di sollecitare ciclicamente il componente, in pressione e temperatura per simulare le condizioni che verranno incontrate in esercizio.

A seconda della dimensione e del settore industriale, le pressioni e temperature possono variare da pochi decimi di bar e poche decine di gradi °C per prove in ambito biomedicale, fino a centinaia di bar e gradi per prove in olio, in uso principalmente nell’automotive e nell’aerospace.

• Prove di flussaggio, sia in olio sia in aria; in questo caso si procede alla selezione del miglior set-up sperimentale, solitamente costituito da pompe, camere climatiche dedicate, raccordi, valvole e sensoristica, in grado di campionare le grandezze fisiche (pressione, temperatura, umidità relativa, portata volumetrica o massica).

• Prove di tenuta (leak test); • Prove di carico meccanico statico e dinamico con acquisizione delle deformazioni; si procede allo studio ed alla realizzazione di un idoneo test rig, ad azionamento pneumatico o idraulico, in grado di applicare un carico meccanico sulla parte. Mediante l’applicazione di estensimetri e sensori a contatto, diventa possibile monitorare in real time l’andamento della deformazione sul materiale. Le informazioni acquisite possono diventare dati di input per successive simulazioni e supportare il progettista durante le iterazioni di design del componente.

Intelligenza Artificiale al servizio del più grande centro di Tomografia italiano La scansione per mezzo della tomografia industriale computerizzata permette di ottenere informazioni dettagliate sull’eventuale presenza di difettosità e geometrie interne, con la ricostruzione del modello 3D, l’estrazione dello stesso modello e il confronto dimensionale.

Uno degli aspetti critici dell’analisi dei difetti è che può necessitare di un team di tecnici la cui attività principale è visionare migliaia e migliaia di immagini, alla ricerca delle anomalie presenti all’interno del componente virtualizzato tramite tomografia.

La tomografia industriale è la tecnica diagnostica non distruttiva ideale per potere mappare completamente gli eventuali difetti presenti nel componente. Con particolare riferimento ai componenti prodotti in AM, le eventuali indicazioni presenti possono essere molteplici, spesso in posizioni difficilmente identificabili con altre metodologie diagnostiche e la cui valutazione tecnica può risultare spesso complicata.

L’intelligenza artificiale viene in aiuto proprio in questi casi, nei quali un computer può svolgere più efficientemente un lavoro ripetitivo rendendolo oggettivo.

L’intelligenza artificiale L’Intelligenza Artificiale può essere definita come un insieme di tecniche che permettono di risolvere problemi o di svolgere compiti e attività tipiche della mente e delle capacità umane. In informatica è la disciplina che si occupa di realizzare macchine in grado di prendere decisioni autonomamente sulla base di un problema circoscritto, imparando autonomamente dai dati forniti tramite tecniche di deep learning e machine learning.

L’obiettivo del progetto è quello di sviluppare una piattaforma di Intelligenza Artificiale per l’analisi automatica delle immagini rilevate dalla tomografia industriale computerizzata allo scopo di identificare i difetti di fabbricazione su un componente. Per fare ciò è stato progettato e realizzato un software dedicato, che riceve in ingresso le immagini rilevate dalla tomografia industriale.

La AI opportunamente addestrata processa in automatico le immagini e genera un report con indicate una serie di M &A | MARZO 2021

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Tool di training

informazioni statistiche tra cui le immagini che presentano anomalie. L’operatore attraverso una dashboard di controllo (raggiungibile via browser) avrà la possibilità di visualizzare il report prodotto per ogni singolo oggetto analizzato.

I risultati Dopo un lavoro di raffinamento del modello di deep learning è stata raggiunta una precisione nell’identificare e dettagliare le anomalie ad un livello di accuratezza superiore al 95% con punte del 99%.

L’operatore attraverso il software fornito ha la possibilità di validare le anomalie identificate dall’Intelligenza Artificiale o inserirne di nuove. Queste anomalie vengono elaborate in automatico dal sistema che periodicamente effettua un re-training per il miglioramento continuo delle performance.

Le anomalie vengono identificate in qualunque posizione e in qualunque dimensione o forma. È stato raggiunto l’obiettivo primario di allineare il modello al know-how dell’operatore e ora, grazie alle dinamiche del deep learning,

Esempi di identificazione automatica dei difetti

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il modello identifica anomalie non conosciute in precedenza e fa predizioni su anomalie oggettivando il controllo che non è più basato sul giudizio dell’operatore ma su un algoritmo.

Il modello ha quindi acquisito una percezione del problema dell’individuazione delle anomalie molto vicina a quella di un operatore con esperienza e riesce ad affiancare con successo il lavoro di analisi del tecnico specializzato riducendo i tempi di analisi.

La breve panoramica riportata mostra solo alcuni dei servizi offerti per la caratterizzazione globale di un componente realizzato in additive presso i laboratori e i centri di testing di TEC Eurolab.

Futuri sviluppi si concentreranno sempre più sull’implementazione di tecniche per la failure predicition del componente, permettendo di raccogliere sin dai primi test svolti, informazioni utili per svolgere modifiche progettuali e re-design. Le tecniche diagnostiche dovranno interfacciarsi non solo con il controllo qualità in produzione, ma anche con i reparti di R&D ed ingegneria, integrando sempre più il controllo predittivo sin dalle fasi di progettazione della parte. 

UCIMU-SISTEMI PER PRODURRE

065/2019

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TRUMPF

PIONIERI NELLA TECNOLOGIA ADDITIVA

Fonte: Gruppo TRUMPF

LA STAMPA 3D STA PLASMANDO IL FUTURO DELLA PRODUZIONE INDUSTRIALE. PER LA PRODUZIONE ADDITIVA, TRUMPF OFFRE SOLUZIONI IN ENTRAMBE LE TECNOLOGIE LASER RILEVANTI: LASER METAL FUSION (FUSIONE LASER A LETTO DI POLVERE) E LASER METAL DEPOSITION (RIPORTI DI MATERIALE MEDIANTE DEPOSIZIONE LASER)

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TRUMPF è pioniere nella tecnologia additiva con circa 20 anni di esperienza e mette a disposizione del mercato il proprio know-how per offrire stampanti 3D laser robuste e affidabili, ad alta produttività per la produzione in serie.

La stampa 3D è sempre più utilizzata in numerosi settori, ognuno dei quali produce particolari differenti e utilizza specifici metalli. La libertà progettuale che offre questa tecnologia è estremamente elevata e consente di esplorare molte possibili soluzioni, realizzando particolari adatti anche nelle applicazioni più complesse.

La tecnologia Laser Metal Fusion

Per quanto riguarda la tecnologia Laser Metal Fusion, o fusione laser, TRUMPF propone quattro serie di impianti. Le TruPrint di TRUMPF sono impianti ad alta produttività che attraverso il laser consentono la realizzazione di componenti metallici tramite un processo di produzione a letto di polvere.

La TruPrint 1000 è la macchina più produttiva per i piccoli formati. Ha un volume di costruzione cilindrico di 100 mm di diametro e 100 mm di altezza. Questo volume può anche essere facilmente ridotto, ad esempio per i metalli preziosi,

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sfruttando dei cilindri intercambiabili che consentono anche di scalare il volume a disposizione. Un’ulteriore opzione è quella che permette di sfruttare la tecnologia multilaser, potendo installare due sorgenti da 200 W aumentando la produttività fino all’80%. È inoltre possibile monitorare automaticamente il letto di polvere depositata tramite una telecamera integrata nella macchina e l’elaborazione automatica delle immagini, così da avere una costante visualizzazione dei componenti in fase di costruzione e analizzare la qualità del componente strato per strato.

Dal know-how di TRUMPF, leader nella tecnologia laser e azienda innovativa, nasce la TruPrint 1000 Green Edition. La combinazione dei due prodotti TruPrint 1000 e TruDisk 1020 consente la stampa 3D stabile di rame puro tramite laser verde CW (Continuous wave), nonché la lavorazione altamente produttiva di leghe di rame o metalli preziosi.

Ultima novità sul mercato è la TruPrint 2000. Una macchina compatta con un volume di lavoro di 200 mm di diametro per 200 mm di altezza che consente di gestire l’unpacking dei componenti direttamente al suo interno grazie all’utilizzo di un sistema di trasporto polveri integrato.

L’opzione del full-fied multilaser, in cui due laser da 300 W possono lavorare contemporaneamente sull’intera area di lavoro la rende anche molto produttiva. L’opzione del preriscaldamento a 200°C e quella della stazione di vagliatura in ambiente completamente inerte la rendono una macchina adatta a settori come il medicale e aerospazio, particolarmente attenti alla gestione delle polveri metalliche.

Passando al medio formato, la TruPrint 3000 è una macchina ideale per le più svariate applicazioni industriali, grazie al suo volume di lavoro di Ø 300 x 400 mm.

Sfruttando il principio dei cilindri intercambiabili, i tempi di preparazione sono più brevi e la produttività e il tasso di utilizzo della macchina aumentano. Grazie alle periferiche per la gestione delle polveri (stazione di unpacking e setaccio) è possibile lavorare in parallelo alla produzione con un processo di preparazione ottimizzato in cui la produttività è aumentata e viene garantito un elevato grado di sicurezza in quanto i lavoratori evitano il contatto diretto con la polvere metallica.

Infine, il sistema di stampa 3D altamente produttivo e parzialmente automatizzato della TruPrint 5000 è la migliore soluzione per la produzione in serie. Alcune opzioni della macchina, come il preriscaldamento a 500 ° C e un sistema full-fied multilaser con tre sorgenti in fibra da 500 watt, consentono di ottenere elevate performance di produttività e la realizzazione di componenti anche su materiali che risentono molto delle tensioni che si creano durante il processo, come l’acciaio H11 o le leghe di titanio. La macchina risponde quindi molto bene ai requisiti di qualità di settori quali l’aerospaziale, il settore degli stampi ed il medicale.

Tutte le macchine della serie sono state progettate e pensate totalmente in chiave Industria 4.0, implementando automatismi che consentono, grazie a soluzioni di monitoraggio intelligenti, di tenere sempre sotto controllo il processo di costruzione e le condizioni della macchina, anche a distanza su desktop o mobile tramite tablet PC tramite il TruTopsMonitor.

La tecnologia Laser Metal Deposition Per quanto riguarda la Laser Metal Deposition (saldatura a deposizione laser) TRUMPF propone due differenti tipologie di celle: la TruLaser Cell 3000 e TruLaser Cell 7040.

Con la TruLaser Cell 3000 (campo di lavoro

800x600x400) per la lavorazione 3D compatta e ad alta precisione è possibile la saldatura e il taglio in due e tre dimensioni. La macchina laser 3D è adatta anche per la saldatura a deposizione laser (LMD). Dal prototipo alla produzione di grandi serie la TruLaser Cell 3000, supportata da soluzioni di automazione, consente la lavorazione laser economica di componenti di piccole e medie dimensioni con elevati standard qualitativi e una precisione assoluta.

L’utilizzo della TruLaser Cell 3000 è semplice e intuitivo. I parametri di taglio ottimizzati da TRUMPF sono precaricati nel controllo dell’impianto per i diversi tipi di laser, materiale e spessore.

La macchina è dotata di azionamenti lineari diretti altamente dinamici. Questi consentono un posizionamento rapido e preciso e sono poco soggetti ad usura.

La TruLaser Cell 3000 dispone di un sistema ottico unico per la regolazione automatica del diametro e della posizione del fuoco. Non è richiesta alcuna modifica dell’ottica. A seconda dell’applicazione, saldatura profonda, saldatura a conduzione termica, taglio di lamiere spesse e sottili o deposizione laser di metalli (LMD), è possibile implementare un sistema di controllo basato su immagini gestite da programma.

Il sistema laser TruLaser Cell 7040 (campo di lavoro 4000x2000x750)consente di Fonte: Gruppo TRUMPF passare in modo flessibile dal taglio alla saldatura e alla saldatura a deposizione. La struttura modulare della macchina e la possibilità di personalizzazione e retrofit consentono di adattare in modo ottimale la TruLaser Cell 7040 ad esigenze produttive diverse e di reagire in modo flessibile alle mutevoli esigenze dei clienti.

Le dinamiche della macchina, nonché l’ottica di taglio riducono notevolmente i tempi di lavorazione. È inoltre possibile utilizzare il funzionamento a due stazioni attraverso la parete divisoria per caricare e scaricare parallelamente alla produzione.

Per una produzione flessibile, la sorgente laser TruDisk ad alta efficienza energetica con 2-6 kW è la soluzione più indicata. E’ possibile dotare la macchina anche con laser CO2 TruFlow da 3-6 kW, particolarmente adatto nella lavorazione di materiali di alto spessore e di alluminio. Il controllo rileva automaticamente le ottiche in uso, sostituibili rapidamente e senza errori.

La fibra 2in1, sviluppata per il funzionamento con laser a stato solido, consente la saldatura, il taglio e la saldatura per deposizione con un solo cavo a luce laser.  M &A | MARZO 2021

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DOSSIER M A C C H I N E E S I S T E M I P E R L’ A D D I T I V E M A N U F A C T U R I N G WEERG

WEERG, L’AZIENDA ITALIANA CON SEDE A GARDIGIANO (VE) CHE, ATTRAVERSO LA PIATTAFORMA WEERG. COM, OFFRE ONLINE LAVORAZIONI CNC E STAMPA 3D DEDICATE A DIVERSI SETTORI INDUSTRIALI, HA RECENTEMENTE AMPLIATO LA GAMMA DEI MATERIALI STAMPABILI IN 3D CON LA TECNOLOGIA HP MULTI JET FUSION. DA QUALCHE MESE INFATTI IL SERVICE ITALIANO HA INTRODOTTO L’UTILIZZO DEL POLIPROPILENE, CHE SI AFFIANCA COSÌ AI GIÀ APPREZZATI NYLON PA11 E PA12 GIÀ DISPONIBILI SUL SITO

POLIPROPILENE: NUOVE STAMPE 3D BY WEERG

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Il polipropilene rappresenta un’importante novità per la stampa 3D con tecnologia HP, che Weerg ha testato tra i primi in Italia. Con 10 sistemi già operativi e 2 in fase di installazione, l’azienda veneta vanta infatti ad oggi la più grande installazione europea di industrial printer 3D HP Jet Fusion 5210. Non solo. Weerg è una delle prime realtà a livello mondiale ad aver implementato all’interno della propria linea produttiva per il 3D printing anche l’innovativo sistema di unpacking automatico sviluppato da HP con la tedesca Rösler AM Solutions. Il service italiano ha infatti collaborato come beta tester alla messa a punto di questa esclusiva soluzione, che è stata presentata in anteprima mondiale durante la digital edition 2020 di Formnext. Le prestazioni industriali di HP Jet Fusion 5210 sono ulteriormente incrementate dall’utilizzo della nuova Automatic Unpacking Station. Questa soluzione permette di automatizzare il processo di rimozione della polvere dai

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pezzi stampati. Una lavorazione che in precedenza veniva svolta manualmente dagli operatori con dispendio di tempo e risorse. La pulitura effettuata dalla macchina garantisce performance eccellenti in termini di qualità, rapidità e sicurezza anche per le parti piccole e delicate. Inoltre, il sistema di unpacking automatico messo a punto da HP consente a Weerg di recuperare una maggiore quantità di polvere che può essere reimmessa nei sistemi con notevoli vantaggi anche in termini di ecosostenibilità.

Una crescita costante Nel corso dell’ultimo anno, Weerg ha assistito a una crescita esponenziale della domanda di stampe 3D, soprattutto per grandi tirature, tanto da rappresentare oggi circa il 70% dell’attività produttiva dell’azienda. Un incremento che ribalta completamente gli equilibri tra CNC e 3D, attribuibile ai plus sempre più apprezzati della produzione additiva, quali l’estrema praticità e la velocità di

realizzazione. A fronte di un prezzo pur leggermente più alto, il 3D printing permette di ottenere grandi quantitativi di pezzi in tempi estremamente rapidi, senza i vincoli progettuali che caratterizzano invece lavorazioni tradizionali come la stampa a iniezione. “La pandemia ha stravolto le supply chain, generando in molti ambiti un’urgenza produttiva che ha spinto molti utenti a sperimentare il 3D printing scoprendone gli indubbi vantaggi”. Da qui la necessità di nuovi materiali da utilizzare per lavorazioni industriali.

Anche grazie al raddoppio della capacità produttiva è stato possibile offrire ai clienti produzioni con nuovi materiali, come appunto il polipropilene. “Attendevamo con ansia l’arrivo di questo nuovo materiale, già ampiamente impiegato in ambito industriale per la realizzazione di parti e componenti realizzati con tecnologie tradizionali”, afferma Matteo Rigamonti, fondatore di Weerg.

Il polipropilene Appartenente alla famiglia dei termoplastici semicristallini, il polipropilene è caratterizzato da un’eccezionale resistenza agli agenti chimici, anche quelli più aggressivi, e agli idrocarburi. Vanta inoltre un bassissimo assorbimento dell’umidità. Estremamente leggero (0,89 g/cm³), non teme la pressione e le alte temperature, adattandosi a qualsiasi tecnica di saldatura, comprese quelle a infrarossi e a ultrasuoni. Un plus che ne amplia ulteriormente gli ambiti applicativi poiché permette di integrare perfettamente le parti in polipropilene stampate in 3D con altre realizzate nello stesso materiale ma con tecnologie tradizionali, come ad esempio interni

di autovetture, tubazioni e serbatori per il contenimento di fluidi, componenti meccanici o parti di attrezzature mediche. Anche in ambito di prototipazione, l’utilizzo del polipropilene assicura una maggiore conformità poiché permette di realizzare direttamente il prototipo nello stesso materiale utilizzato per la produzione del componente finale.

“Le prestazioni del polipropilene lavorato con tecnologia HP si sono rivelate soddisfacenti sin dalle prime fasi di test, permettendoci di ottenere da subito risultati eccellenti in termini qualitativi”, spiega Rigamonti. “A livello prudenziale abbiamo indicato una tolleranza di ± 0,60 mm, le prove di stampa che abbiamo effettuato hanno raggiunto tolleranze fino a ± 0,30 mm, uniformandosi quindi alle performance offerte dal nylon, anche in termini di planarità”. Più economico del nylon, il polipropilene richiede tempi di lavorazione leggermente più lunghi, sia in termini di stampa, sia di raffreddamento, una procedura che in Weerg viene effettuata solo con metodo naturale. Decisamente superiore, secondo Rigamonti, la resa estetica. “La superficie è più uniforme rispetto a quella degli altri materiali, tanto da sembrare già rifinita appena uscita dalla stampante. La resistenza all’assorbimento ne impedisce tuttavia la tintura, se non con vernici industriali bicomponente RAL, che su weerg.com offriamo nei colori rosso, blu, bianco, verde e nero”. Tra i plus anche l’elevata riciclabilità delle polveri di scarto che possono essere riutilizzate fino al 100%, con vantaggi sia in termini economici sia di ecosostenibilità del processo.  M &A | MARZO 2021

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RICERCA e INNOVAZIONE

Courtesy of MIMETE - FOMAS Group

INNOVARE CON LA FORMAZIONE IL DOTTORATO INDUSTRIALE: UN PONTE TRA RICERCA E IMPRESA Adelaide Nespoli, Francesca Passaretti Consiglio Nazionale delle Ricerche - ICMATE, Lecco Francesca Bonfanti Mimete srl startup di Fomas group, Biassono Ferdinando Auricchio, Simone Morganti Università degli Studi di Pavia, Pavia

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L’innovazione d’impresa è uno dei principali driver di sviluppo territoriale e non può prescindere dalla conoscenza e dalla formazione; essere informati e stare al passo con l’evoluzione delle tematiche di punta dei propri settori strategici è fondamentale per raggiungere obiettivi ambiziosi e di successo. Pertanto, ricorrere a fonti sia esterne che interne per favorire il processo di generazione di nuove idee risulta essere un approccio vincente. Il modello di innovazione basato su stimoli esterni, noto come Inbound Open Innovation, permette di progredire nelle competenze tecnologiche e di implementare opportunità di business riducendo i rischi. Un esempio di Inboud Open Innovation è rappresentato dalla collaborazione con università ed enti di ricerca; si tratta spesso di opportunità a basso costo e con ridotti rischi ma che beneficiano della possibilità di testare progetti pilota attraverso l’utilizzo di nuove tecnologie e conoscenze di frontiera, accelerando di fatto lo sviluppo di nuove conoscenze e quindi delle innovazioni. Tra queste forme di collaborazione troviamo il Dottorato Industriale.

Il Dottorato Industriale è una forma di dottorato di ricerca che nasce da una convenzione che il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) e Confindustria hanno stipulato nel 2017, col duplice obiettivo di formare giovani laureati sulle tematiche più rilevanti e di portare innovazione alle imprese. Tali programmi sono cofinanziati al 50% dal CNR e al 50% dalle imprese coinvolte.

In questo percorso di formazione, impresa ed enti di ricerca mettono a sistema le proprie infrastrutture e competenze per garantire il più alto grado di formazione; contestualmente il dottorando mette a frutto i suoi studi e il suo talento all’interno dell’impresa, anche in modo creativo.

Quest’anno, per il XXXVII° ciclo di dottorati, verranno attivate 38 borse di Dotto-

rato Industriale (8 in più rispetto a quelle previste grazie al prezioso cofinanziamento di numerosi Istituti del CNR). Tra queste troviamo la proposta che coinvolge Mimete srl (giovane startup di Fomas group), la sede di Lecco dell’Istituto ICMATE del CNR e il Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura dell’Università degli Studi di Pavia. Tale proposta ha come titolo Studio della manifattura additiva per applicazioni industriali: ottimizzazione dei processi di produzione dalla polvere al prodotto finito, e farà parte del Dottorato di Design, Modeling, and Simulation in Engineering.

La manifattura additiva è oggi uno dei settori industriali di punta, in forte espansione negli ultimi anni; comprende un insieme di tecnologie in grado di realizzare elementi tridimensionali partendo dal modello CAD dell’oggetto, utilizzando materiale solo dove serve e consentendo un’elevata libertà di progettazione. Nel percorso di Dottorato Industriale, il candidato potrà familiarizzare con l’intera filiera produttiva della manifattura additiva attraverso la realizzazione di un componente innova-

tivo in lega metallica, apportando il proprio contributo originale a ciascuna fase. Saranno affrontati gli aspetti di validazione e sviluppo materiale, processo e componente. In particolare, il percorso formativo prevede di affrontare la tecnica di produzione della polvere mediante processo di gas-atomizzazione, la caratterizzazione della polvere mediante tecniche di indagine avanzate, il design del componente tipo mediante modellazione CAD e modellazione numerica, la realizzazione del pezzo mediante processo a letto di polvere e la caratterizzazione funzionale del componente realizzato.

La possibilità di operare all’interno dell’azienda Mimete permetterà al candidato di apprendere tecniche di produzione avanzata di polveri metalliche (gas-atomizzazione) e di poter essere formato sulla loro caratterizzazione in laboratori all’avanguardia.

Le polveri metalliche saranno processate nei laboratori del CNR-ICMATE (sede di Lecco), dove saranno contestualmente affrontate in sinergia con l’Università le problematiche del design additivo mediante la progettazione di un componente ad uso

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RICERCA e INNOVAZIONE

ICMATE

ingegneristico. Inoltre, si affronteranno tecniche di analisi microstrutturale e di caratterizzazione termica e meccanica.

Infine, la formazione universitaria permetterà di approfondire alcune tematiche affini all’argomento proposto come ad esempio la progettazione CAD e la modellazione numerica.

Questo percorso di formazione permetterà all’azienda di testare i propri prodotti, arricchire le proprie conoscenze ed arrivare a nuove soluzioni; non da ultimo, la risorsa formata potrà essere valutata per una possibile integrazione in azienda.

Il gruppo di ricerca di questo Dottorato Industriale è composto da: MIMETE SRL, azienda italiana, parte del Gruppo FOMAS, dedicata alla produzione di polveri metalliche per manifattura additiva. L’impianto produttivo si trova a Biassono (MB) ed è costituito da un gas atomizzatore con fusione in vuoto (VIGA), impianti di setacciatura, miscelazione e imbottigliamento. All’interno del sito si trova il laboratorio (ISO/IEC 17025) dotato di tutte le attrezzature per l’analisi della polvere in tutti i suoi aspetti (chimica, morfologia, taglia e proprietà fisiche). MIMETE offre polveri base Nichel, Ferro e Cobalto che hanno come mercati di riferimento l’aerospazio, il power generation, Oil & Gas, biomedicale e stampi (https://www.mimete.com/).

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ha competenze nel settore della metallurgia tradizionale e additiva, in particolare sono presenti competenze e strumentazioni per lo sviluppo di dispositivi e componenti funzionali per applicazioni in energetica, nel settore dei trasporti, del manifatturiero avanzato, del biomedicale e dell’aerospazi (https://www.icmate.cnr.it/it/istituto/sedi/ lecco). Dispone di una macchina di produzione additiva a letto di polvere (AM400 di Renishaw) e di infrastrutture per il postprocessing e la caratterizzazione fisico-mec-

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canica di semilavorati e dispositivi (https:// www.icmate.cnr.it/it/risorse-e-servizi/strumentazioni).

Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura dell’Università degli Studi Pavia, all’interno del quale, ormai da diversi anni, si realizza un connubio di successo tra conoscenza teorica, competenza progettuale ed esperienza nella produzione. In particolare, il Gruppo di Meccanica Computazionale e Materiali Avanzati del Dipartimento è un riferimento internazionale per la modellazione numerica avanzata di strutture, materiali e processi anche molto complessi (come quello di manifattura additiva) ma, allo stesso tempo, ha sviluppato notevole esperienza nella progettazione e manifattura di applicazioni attraverso stampa 3D. Il Gruppo è dotato di diverse stampanti 3D che sfruttano tecnologie diverse (https:// bit.ly/3628OOQ) tra le quali spicca la stampante metallica Renishaw AM400 (https://bit.ly/2ZjtWfN).

MIMETE, azienda agile che opera in un settore innovativo, è felice di essere parte di questo progetto, in quanto opportunità di sviluppo professionale e tecnico. È un’unica occasione per accogliere, all’interno della realtà aziendale, giovani professionisti che hanno come unico obiettivo crescere e innovare nel mondo della manifattura additiva. 

EDGECAM Sistema CAM leader per la programmazione automatica NC di particolari meccanici EDGECAM è un leader mondiale nel software CAD/CAM con una comprovata esperienza di affidabilità nella consegna del prodotto. EDGECAM fornisce soluzioni per le industrie produttive con impareggiabile facilità d’uso ed una generazione di percorsi utensile altamente qualitativa.

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FOMAS LEGACY

POLVERI METALLICHE MIMETE, FONDATA NEL 2017 È, AD OGGI, L’UNICO PRODUTTORE INDUSTRIALE DI POLVERI METALLICHE PER ADDITIVE MANUFACTURING (AM) ATTIVO IN ITALIA. LA MISSIONE DI MIMETE, COSÌ COME PER L’INTERO GRUPPO FOMAS, È QUELLA DI CONSOLIDARE E ACCRESCERE LA PROPRIA POSIZIONE DI ECCELLENZA E DI ESSERE UN PARTNER STRATEGICO PER I PROPRI CLIENTI di Francesca Bonfanti, Giulia Conti, Magda Perez Gila

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Il progetto MIMETE è nato all’interno del team di ricerca & sviluppo del Gruppo FOMAS. La metallurgia delle polveri, inizialmente vista come una possibile minaccia per alcuni prodotti del Gruppo, è diventata la più recente opportunità per l’azienda di perseguire l’innovazione.

L’esperienza e la conoscenza di 65 anni di storia del Gruppo FOMAS, hanno reso possibile lo sviluppo di competenze nella lavorazione del metallo in tre condizioni fisiche molto differenti: solido (forgiati e anelli), liquido (ESR in italiano rifusione per elettroscoria) e polvere.

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Le polveri hanno forma sferica, una chimica ben definita caratterizzata da un contenuto di ossigeno controllato e, tipicamente, la loro taglia va da 0 a 350 µm.

La tipologia di impianto consente la realizzazione di polveri di leghe base ferro (MARS), nichel (VENUS) e cobalto (NEPTUNE). MIMETE offre sia prodotti standard – sempre disponibili a stock – sia prodotti customizzati, realizzati su specifica cliente. L’impianto produttivo è estremamente versatile, questo è il punto di forza dell’azienda. Ad oggi, la manifattura additiva, in particolare nel mondo metallico, sta vivendo un periodo di sviluppo, dove OEMs e utilizzatori finali stanno studiando come questa tecnologia possa essere integrata all’interno dei propri processi produttivi. Tale integrazione richiede flessibilità. In quest’ottica, si inserisce l’offerta di MIMETE.

collaborato con il produttore dell’impianto nella progettazione del VIGA. La sua configurazione lo rende ottimo per la produzione di polveri base ferro, nichel e cobalto. È costituito da un forno fusorio – VIM -, torre di atomizzazione e sistema di raccolta polveri. La capacità di carica è 300 kg, per un totale di 400 t/anno a pieno regime.

Alcune delle peculiarità dell’impianto sono: possibilità di lavorare con un gas di atomizzazione molto caldo; possibilità di caricare in vuoto (e con alta resa) polvere esausta, rendendo, quindi, il macchinario un importante anello dell’economica circolare legata alla filiera della manifattura additiva; possibilità di eseguire aggiunte e correzioni di composizione chimica così da rispondere a pieno alle richieste dei clienti.

Le fasi di post-processing sono realizzate all’interno di una stanza con temperatura e umidità controllate. Le polveri vengono setacciate in due step: un primo grossolano, un secondo che permette di avere la dimensione desiderata. Inoltre, MIMETE è in grado di unire ed omogenizzare all’interno del proprio “blender” fino a 2 tonnellate di materiale. L’ultima fase, l’im-

bottigliamento, avviene in una “glove-box” di derivazione farmaceutica, attraverso un sistema semi-automatico integrato.

Per ridurre al minimo il rischio di cross contamination, tutti i macchinari e i contenitori intermedi di stoccaggio sono realizzati in acciaio INOX e hanno le superfici interne lucidate a specchio.

Andrea Tarabiono, Manufacturing Director, “Gli sforzi congiunti di tutta la squadra di MIMETE hanno permesso di servire differenti mercati il cui comune denominatore è la richiesta di performance di altissimo livello per la nostra polvere. Una stretta collaborazione tra tutti i reparti aziendali e produttivi, partendo dalla gestione del magazzino materia prima arrivando al reparto spedizioni, permette di fornire ai nostri clienti un prodotto in tempi rapidi, senza tralasciare gli aspetti qualitativi che sono strettamente integrati in tutto il processo produttivo.

MIMETE, pur essendo una realtà “giovane” crede fortemente nella necessità di migliorarsi e continuare crescere in maniera significativa, questo si ripercuote sia nell’acquisto di nuovi macchinari, nel 2021 ci sarà

Courtesy of MIMETE SRL – FOMAS Group

La produzione Il ciclo della produzione delle polveri comprende: atomizzazione – nella fattispecie si parla di Vacuum Inert Gas Atomizer (VIGA) -; impianti di post-processing, che comprendono diverse tipologie di macchinari per la setacciatura, impianto di miscelazione della polvere (Blender) ed infine stazione di imbottigliamento.

Al fine di assicurare un elevato standard di sicurezza per gli operatori, soddisfare gli elevati standard qualitativi richiesti dai mercati serviti, per tutto il ciclo produttivo, la polvere è segregata e non a contatto diretto con l’aria. L’Argon è il principale gas utilizzato durante il processo di atomizzazione, tuttavia, per grandi lotti produttivi, è possibile convertire l’impianto all’utilizzo di Azoto.

Partendo dall’esigenza di avere un atomizzatore flessibile e unico, il team di ingegneri di MIMETE ha attivamente M &A | MARZO 2021

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l’inserimento di un nuovo macchinario nell’area-post processing, sia ampliando l’organico aziendale.”

Il laboratorio e la qualità MIMETE ha, da sempre, investito grandi risorse per garantire alti livelli di qualità. Tutto ciò si concretizza in: un sistema di gestione qualità e un laboratorio interno.

Il laboratorio gioca un ruolo fondamentale all’interno del ciclo produttivo: dai controlli sulla materia prima in ingresso, a quelli in linea, fino ai controlli finali per la certificazione del prodotto. L’analisi chimica è verificata sul bagno fuso e sulla polvere.

Inoltre, il controllo della granulometria, delle densità apparente e battuta, della scorrevolezza e della morfologia sono effettuati più volte nel corso del post-processing.

Alcune proprietà delle polveri vengono misurate da diversi strumenti, questo permette di fornire dati robusti e consistenti.

Questo monitoraggio garantisce che il prodotto finito sia di elevata qualità e conforme ai requisiti. Esso è anche fonte di dati, utilizzati per analisi statistiche, in ottica di miglioramento continuo.

Inoltre, il Laboratorio di MIMETE è strutturato in modo tale da poter lavorare anche conto terzi.

In ottica di continuo miglioramento il laboratorio partecipa regolarmente, e con successo, a cirtuiti interlaboratorio riconosciuti a livello internazionale.

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RICERCA e INNOVAZIONE Il secondo punto di forza è il sistema di gestione qualità. In linea con il resto del Gruppo FOMAS, MIMETE ha costruito in pochi anni e grazie al duro lavoro di valide persone, un sistema di gestione solido e riconosciuto da importanti certificazioni di sistema.

Esso si basa su procedure di sistema e operative, e viene costantemente condiviso coinvolgendo tutte le funzioni aziendali tramite attività di sensibilizzazione e formazione.

La prima certificazione, ISO 9001, è stata ottenuta nel 2018. Nel 2019, è arrivato il secondo riconoscimento EN 9100 e EN 9120 (da DNV GL), certificazioni di sistema che permettono a MIMETE di fornire il mercato dell’aerospazio, che, si delinea come uno tra i più esigenti. MIMETE ha esteso la sua competenza in questo mercato anche alla rivendita di polveri (EN 9120), in modo da poter soddisfare clienti alla ricerca di un prodotto che MIMETE non produce, ma che è in grado di approvvigionare attraverso una supply chain di fornitori qualificati.

Nel 2020, il laboratorio è stato accreditato ISO/IEC 17025 (da Accredia) per l’esecuzione di due prove: distrubuzione granulometrica della polvere per diffusione laser (in accordo alla norma ISO 13320) e, primo laboratorio in Italia, scorrevolezza (in accordo alla norma ASTM B213). Nel 2021 l’obiettivo è estendere l’accreditamento alla prova di densità apparente e all’esecuzione delle prove in accordo a diverse norme internazionali.

In accordo ai requisiti normativi, un’attenzione particolare è dedicata al mantenimento di tracciabilità e alla prevenzione di contaminazione. Per poter garantire tutto ciò, MIMETE si serve di: sensibilizzazione e formazione continua delle persone, sistema di procedure e istruzioni operative e, infine, sistemi informatici all’avanguardia e conformi ai requisiti di industria 4.0.

Lucia Cavallasca, Quality System Manager, “Siamo fieri del lavoro fatto e dei risultati raggiunti partendo da un progetto di ricerca e conquistando, in pochi anni di vita, una posizione sempre più solida nel mercato delle polveri metalliche.

I riconoscimenti ufficiali, come le certificazioni ISO 9001, EN 9100, EN 9120 e l’accreditamento ISO/IEC 17025 del laboratorio di prova, ottenuti tutti in soli tre anni, sono solo una parte dei risultati misurabili, a cui sia affianca un sempre maggiore riscontro positivo da parte di clienti chiave. In un mercato fortemente competitivo e all’avanguardia, MIMETE punta ad un prodotto di elevata qualità, costruito a partire da solidi know-how e know-why in linea con la politica di tutto il Gruppo FOMAS. Siamo sicuri che con l’impegno continuo, l’attenzione ai dettagli e l’apertura alle nuove opportunità che ci caratterizzano, come start-up ma anche e soprattutto come gruppo di persone affiatate e competenti, sapremo soddisfare le esigenze di un mercato sempre più demanding e in marcata e veloce evoluzione.”

Sviluppo tecnologico MIMETE opera in un mercato agli esordi, pertanto deve essere un’azienda che sviluppa tecnologia e non solo insegue ciò che è già noto.

Le attività del gruppo di lavoro si concretizzano nel supporto alla produzione e nel

Courtesy of MIMETE SRL – FOMAS Group

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supporto al cliente.

Il supporto alla produzione è messo in atto tramite il monitoraggio del processo, la raccolta dati e l’analisi degli stessi. La sinergia tra i tecnici dello sviluppo tecnologico ed i tecnici dei reparti produttivi, nonché la complementarità di competenze, sono di fondamentale importanza per lo sviluppo dell’azienda.

Le competenze sono a completa disposizione del Cliente. Molto spesso, le Aziende che operano nel settore additivo, sono alla ricerca di partner che li supporti nel percorso di conoscenza di questa nuova tecnologia. L’esperienza metallurgica maturata nel Gruppo FOMAS e le diverse esperienze di MIMETE costituiscono il bagaglio che gli ingegneri del team utilizzano per affiancare il cliente nell’approccio all’AM. L’esperienza acquisita permette di individuare due principali difficoltà nell’approccio alle polveri: la prima riguarda la scelta del materiale. Di fatto, si verifica una traslazione di codici e definizioni di una lega metallica tradizionale, che, però, nel mondo delle polveri non è comunemente presente. In questo senso, l’intervento di MIMETE si concretizza nell’analisi delle caratteristiche desiderate e, quindi, nel supporto al Cliente nella scelta del materiale più idoneo. La seconda difficoltà è rappresentata dal timore del cambiamento della polvere (passare da quella di un produttore ad un altro, per esempio). In questo caso, ciò che MIMETE può offrire è un’analisi approfondita dei due prodotti a confronto, spiegando l’impatto delle diverse caratteristiche e proprietà della polvere sul processo

produttivo additivo, perché il Cliente sia facilitato a prendere decisioni più consapevoli.

Francesca Bonfanti, Technical Development Manager, “Abbiamo ricevuto richieste di materiali NON standard, disegnati ad hoc dal Cliente all’interno di un progetto di ricerca, materiali altrimenti non disponibili altrimenti sul mercato. La competenza di MIMETE si declina nell’analisi della richiesta e nello scambio continuo di informazioni con il Cliente, al fine di giungere all’ottimizzazione del prodotto (polvere). Analogamente, in caso di risultati inaspettati sul manufatto realizzato tramite manifattura addittiva, le competenze metallurgiche del team sono a completa disposizione del Cliente per l’analisi dell’evento.

Infine, ma non ultimo per importanza, MIMETE si presenta come partner agile, di Aziende esperte con cui collaborare su pro-

getti speciali. Grazie alla versatilità dell’impianto produttivo, ad un sistema di qualità solido, alla stretta relazione con il team di produzione e ad un team di metallurgisti, MIMETE è per l’Italia un valido punto di riferimento “ 

Courtesy of TEXER DESIGN S.R.L., tasselli in acciaio maraging MARS M300

I nostri clienti

Courtesy of TEXER DESIGN S.R.L., tassello realizzato tramite tecnologia SLM, acciaio maraging MARS M300

Le tre famiglie di leghe prodotte, permettono a MIMETE di raggiungere diversi mercati. I prodotti della linea “MARS” (leghe a base Ferro) sono i più versatili. Essi, infatti, sono utilizzati in ambito industriale, biomedicale, aerospaziale, power generation, oil & gas e nella realizzazione degli stampi..

Invece, l’utilizzo dei prodotti delle linee “VENUS” (leghe a base Nichel) e “NEPTUNE” (leghe a base Cobalto) è più concentrato. Le prime sono principalmente usate in ambito aerospaziale e difesa, power generation; mentre, le seconde in ambito medicale, aerospaziale e di power generation.

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RICERCA e INNOVAZIONE

SHAREBOT, LA RICERCA, LA DEMOCRATIZZAZIONE DELLA STAMPA3D PROFESSIONALE SHAREBOT HA INIZIATO ANNI FA UN PERCORSO PER LO STUDIO E REALIZZAZIONE DI STAMPANTI 3D PER IL MONDO DELLA RICERCA E LA PMI

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di Arturo Donghi

Analizzando le necessità dei laboratori di ricerca di università ed aziende chimiche ha focalizzato due necessità di base: lo studio e creazione di nuovi materiali e la possibilità di avvicinare studenti e ricercatori ed utilizzatori alle tecnologie della futura fabbrica 4.0 anche con budget limitati a disposizione, 86

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prima di affrontare investimenti considerevoli. Per Sharebot era importante anche la possibilità di far si’ che le sue stampanti, grazie alla progettazione hardware e software fatta interamente fossero considerate anche piattaforme per sviluppi e sperimentazioni speciali.

L’analisi delle necessità ha rilevato le seguenti fasi critiche: aree di stampa limitate per evitare l’uso di grandi quantità di materie prime di stampa, il rispetto dello

standard della tecnologia delle stampanti industriali professionali, i parametri di processo completamente aperti con la possibilità di analizzare a posteriori le singole attività eseguite, aggiunta di dispositivi che possano aiutare a realizzare applicazioni di machine learning o IA e la connettività in rete per la condivisione delle informazioni ottenute durante la stampa. Inserire tutto questo in una stampante 3D è stata una sfida che Sharebot ha iniziato cinque anni fa ed alla fine ha raggiunto l’obbiettivo.

Il progetto si è concretizzato grazie a 2 stampanti 3D : Snowwhite , stampante per sinterizzazione di polveri termoplastice con tecnologia SLS e matalONE stampante3D per polveri metalliche a tecnologia DMLS. Snowwhite2 SLS con una area di 100x100x100 mm grazie al carico variabile permette di stampare provini con soli 300 g di polvere ed un singlo layer con 100 g di polvere. Puo’ anche realizzare geometrie complesse e particolari test. Sono state sperimentate diverse polveri dal PA12 al PA11 al TPU sia ‘puri’ che caricati con materiali inerti di vario tipo quali alluminio, grafene, vetro, ceramica. Interessante l’utilizzo per analizzare nuovi materiali per il settore medicale con la realizzazione di scaffold test.

Oltre 60 università e centri di ricerca nel mondo utilizzano SnowWhite2 per ricerche su nuovi materiali ed avvicinare i giovani alla tecnologia disponibile alla fabbrica 4.0.

Il secondo progetto incomincia a prendere forma 3 anni fa ed è estremamente ambizioso: una stampante 3D con tecnologia DMLS per metalli dall’acciaio al titanio all’alluminio che, oltre ad avere tutte le caratteristiche sopra citate, necessiti di un budget limitato sotto i 100.000 euro, il tutto per rendere ‘democratica’ ed accessibile alla ricerca ed alla PMI la stampa 3D metallo.

Utilizzando un laser fibra da 250W ed un layer di 30 mu si raggiungono densità superiori al 98% e porosità inferiori all1% con polveri di acciaio 316L, alcune università ed il CNR di Lecco stanno utilizzando la metalONE (il nome significa la tua prima stampante3D a metallo) per profilare polveri di titanio , cromo-cobalto ed alluminio. L’implementazione di una telecamera interna che registra le imma-

APRILIA CASE HISTORY Nel cuore pulsante di Casa Aprilia, da sempre eccellenza italiana del MotoGP, vibra una forte connotazione di Team sull’onda dell’innovazione.

La ricerca e la qualità tecnica e non ultimo la sostenibilità coinvolgono tutto il pool noalese dall’R&D ai piloti. In questo spirito si è creata la partnership Tecnica tra Sharebot e Aprilia, dove il team Sharebot ha fornito le proprie stampanti e la consulenza per la tecnologia 3D. Da subito l’esperta equipe progettistica dell’azienda motociclistica si e’ applicata con entusiasmo alle nuove sperimentazioni e siamo solo agli inizi. Di seguito vi illustreremo cosa è stato realizzato ad oggi, mentre sempre nuove soluzioni sono in elaborazione. gini prima e dopo il passaggio del laser ha permesso di creare un software che ‘impara’ a capire se la polvere è stata depositata correttamente ed in caso di difettosità in autonomia la stampante stende un nuovo strato di polvere. Un piccolo accorgimento su cui appoggiare ulteriori possibilità di applicazioni di machine learning. Grazie al carico variabile di polvere, e’ possibile stampare test per analisi meccaniche con soli 800 g di polvere. La capacità di modificare qualsiasi variazione ai parametri di processo, potenza, velocità, fuoco hanno permesso di analizzare l’energia trasferita sul letto di polvere per poter effettuare le possibili variazioni per migliorare i risultati che si possono ottenere. Una delle barriere piu’ importanti per l’utilizzo di queste tecnologie nell’industria è la possibilità di avere a disposizione materiali corretti per la produzione di oggetti con caratteristiche tecniche e meccaniche richieste dal progetto.

Dima per rifilo del serbatoio

Il primo modello stampato è una dima per rifilo del serbatoio che descrive una sezione di airbox realizzata per valutarne gli ingombri. Questo ha permesso di verificare e validare delle modifiche al serbatoio, senza dover quindi realizzarne uno dedicato ex novo.

Vaschette dei radiatori

Sono state prodotte le vaschette dei radiatori da utilizzare e collaudare in galleria del vento. Questo ha permesso di risparmiare sulla produzione di un radiatore completo e di rendere più versatile l’accoppiamento con differenti carenature in fase di sviluppo.

Dima di supporto

Successivamente è stata creata una dima per il supporto degli strumenti, che costituisce la maschera di incollaggio per i diversi sostegni per il cupolino attualmente in fase di studio.

Le stampanti 3D Sharebot hanno permesso ad Aprilia di accelerare i processi creativi e produttivi, dalla progettazione alle fasi di produzione e collaudo. Grazie a questa tecnologia è possibile iterare più velocemente e ottenere progetti rifiniti in un flusso di lavoro molto diretto. La stampa 3D ha inoltre consentito di superare i limiti di progettazione di alcune tecnologie di produzione utilizzate. Grazie alla versatilità offerta dalla stampante 3D Sharebot QXXL, il team di Aprilia è ora in grado di fabbricare prototipi realizzati con materiali diversi a seconda dell’uso finale del pezzo.

Questa collaborazione è solo uno degli innumerevoli e sorprendenti utilizzi personalizzabili che la stampa 3D offre a 360 gradi al mondo delle aziende per rivoluzionare i propri processi produttivi.

Sharebot è una società giovane e innovativa, con ben 4 tecnologie differenti di stampa 3D di cui l’ultima è la stampante a metallo, con un R&D sempre aggiornato e operativo sulle novità che queste moderne tecnologie possono offrire. Vanta oltre 3.500 stampanti in tutto il mondo di cui 160 nelle Università. Si classifica tra primi posti in Europa e l’unica sempre nel continente con 4 tecnologie di stampa 3D: filamento, resina, polveri termoplastiche e metalliche.  M &A | MARZO 2021

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RICERCA e INNOVAZIONE il sistema robotico proprietario sviluppato da Caracol s.r.l. Nel suo spazio a Lomazzo (Como)

CARACOL ACCELERA L’INNOVAZIONE DELL’INDUSTRY 4.0, PUNTANDO AD EFFICIENZA, QUALITÀ E SOSTENIBILITÀ CARACOL È UNO ONE-STOP-PARTNER PER I SERVIZI AVANZATI DI ADDITIVE MANUFACTURING PER AZIENDE IN DIVERSI SETTORI INDUSTRIALI. LAVORANDO CON DIVERSI CLIENTI IN SETTORI COME AUTOMOTIVE, MOTORSPORT, AEROSPAZIO E DIFESA, MACCHINARI INDUSTRIALI, DISPOSITIVI MEDICI, DESIGN E ARCHITETTURA, CARACOL OFFRE SOLUZIONI CUSTOMIZZATE PER RISPONDERE ALLE LORO ESIGENZE

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Caracol va oltre ai tradizionali limiti della stampa 3D combinando l’expertise nel generative design e manifattura additiva, con la conoscenza del settore industriale e manifatturiero, per produrre componenti per applicazioni performanti, geometrie articolate e pezzi di grandi dimensioni.

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di Francesco De Stefano e Violetta Nespolo

Grazie all’ampio know-how sviluppato e alle partnership strategiche sviluppate con produttori di materiali, l’azienda è capace di processare un’ampia gamma di materiali, da tecnopolimeri ad alta performance, rinforzati con fibre (e.g., carbonio, vetro) a materiali da fonti di riciclo, andando anche rigenerare scarti produttivi dei clienti per produrre nuovi componenti. Inoltre, la vasta serie di tecnologie che include tra le migliori stampanti 3D industriali e la tecnologia robotica proprietaria sviluppata

in-house, permettono a Caracol di offrire soluzioni che massimizzano l’efficacia e migliorano la performance dei prodotti dei propri clienti.

Ciò che caratterizza Caracol è la flessibilità con cui si approccia alla risoluzione dei problemi dei propri clienti. L’azienda infatti ha sviluppato una varietà di servizi chiave che spaziano dal design per additive manufacturing, alla ottimizzazione topologica dei componenti, dalla produzione in linea parti finite senza limiti di scala grazie alla tecno-

logia robotica proprietaria, dallo sviluppo di prototipi funzionali dalle piccole alle grandissime dimensioni, all’internalizzazione delle tecnologie di stampa 3D nei centri produttivi dei suoi clienti, offrendo poi il proprio supporto con training e workshop.

Caracol vuole rivoluzionare l’attuale sistema produttivo, accompagnando le aziende manifatturiere nel trovare soluzioni più efficienti ed innovative, che permettano il raggiungimento di un futuro più sostenibile

La tecnologia All’interno del suo capannone a Lomazzo, Caracol, sta dando vita al primo cluster robotico di manifattura 4.0 in Italia.

Con i quattro sistemi robotici proprietari installati nella propria sede, Caracol ha sviluppato una tecnologia capace di produrre applicazioni avanzate, con materiali altamente performanti, di grandi dimensioni per clienti come Leonardo, Lamborghini, Maire Tecnimont e FCA. Il cluster robotico proprietario di Caracol è un sistema che permette di andare oltre ai vantaggi e ai limiti che tradizionalmente derivano dalla produzione di componenti in additive manufacturing (e.g., customizzazione, riduzione costi, tempi di produzione, e performance). Infatti, la tecnologia brevettata consente di stampare componenti nell’ordine dei metri di grandezza, geometrie complesse e una vasta gamma di materiali: da tecnopolimeri avanzati a materiali da fonti di riciclo.

“Grazie all’utilizzo del nostro sistema robotico proprietario siamo in grado di andare a sostituire tecniche di produzione tradizionali, andando a risolvere dei problemi fondamentali per i nostri clienti.

Come, ad esempio, andando a ridurre l’impatto della manodopera sulla produzione delle loro applicazioni o andando completamente ad eliminare la necessità di utilizzare tooling per la produzione, ed anche il materiale di scarto,” dice Francesco De Stefano, CEO di Caracol.

Il sistema brevettato da Caracol permette anche di andare incontro agli obiettivi di efficienza e sostenibilità che cercano le aziende. La tecnologia è stata studiare per massimizzare gli aspetti di sostenibilità che caratterizzano le soluzioni di produ-

zioni di stampa 3D: dalla flessibilità della produzione attivabile on-demand che elimina la necessità di avere magazzini di componenti stoccati, alla possibilità di produrre senza l’utilizzo di stampi e accessori aggiuntivi, fino alla capacità della tecnologia di produrre generando zero scarti. Inoltre, il know-how aziendale lato design e ingegnerizzazione per la manifattura additiva permettono di andare ad ottimizzare i componenti per un utilizzo di quantità minori di materiale e tempi di produzione ridotti.

Il sistema di Caracol viene alimentata con polimeri in formato pellet, non necessitando quindi l’utilizzo di materiali ulteriormente processati e filati, e quindi andando ad aumentare ulteriormente i risparmi di costi e materiale in fase produttiva. Caracol ha pensato anche di introdurre nel suo centro produttivo, un mulino per macinare eventuali componenti a cui si vuole dare una nuova vita, scarti di produzione o componenti prodotti che mostrano difetti, ultimando appieno la capacità dell’azienda di attivare dei circoli virtuosi di economia circolare – per sé e per i suoi clienti. Infine, grazie al forte network di partnership sviluppate con produttori di materiali, Caracol ha la possibilità di customizzare il materiale per le loro necessità, con blend di tecnopolimeri e fibre in percentuali diverse.

Storia & futuro La start-up è stata lanciata circa quattro anni fa con l’obiettivo visionario dei suoi founder di rivoluzionare il sistema produttivo tradizionale, sfruttando la tecnologia 3D ma andando oltre ai suoi limiti. Partita dall’insediamento nell’Innovation Hub di ComoNext, Caracol ha continuato a duplicare il proprio fatturato anno per anno, per continuare ad investire sul proprio R&D. Lavora con i bracci robotici armati di teste d’estrusione brevettate e oltre 27 tra le migliori stampanti 3D industriali sul mercato per lavorare con tecnopolimeri più performanti sul mercato.

“Siamo partiti dall’immaginare una nuova tecnologia ed un nuovo approccio produttivo.

Oggi, che sta diventando realtà, le nostre sfide per il futuro sono quelle di andare a scalare il nostro modello di produzione diffusa e sostenibile su nuovi mercati, ed andare ad industrializzare le nostre soluzioni, secondo i requisiti certificativi richiesti dai nostri clienti,” dice Francesco De Stefano, CEO di Caracol.

Oltre a continuare la ricerca sui materiali, per andare a stampare tecnopolimeri rinforzati con fibre di carbonio sempre più avanzati, e su il perfezionamento ed efficientamento del suo sistema, attualmente Caracol sta espandendo la propria capacità produttiva e al contempo lavorando per andare a certificare l’intera linea.

QUATTRO FOUNDER DI CARACOL S.R.L., DA SINISTRA: GIOVANNI AVALLONE (Head of Innovation), FRANCESCO DE STEFANO (CEO), JACOPO GERVASINI (CFO), PAOLO CASSIS (Head of Operations)

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RICERCA e INNOVAZIONE

Strutture Circular di Grandi Dimensioni

Esempi di casi studio Alettone per Macchina da Corsa Il settore automotive è sempre alla ricerca di componenti più resistenti, leggeri ed affidabili, capaci di migliorare la performance dei veicoli che sviluppano. Questo è soprattutto vero per quanto riguarda il settore del motorsport e le macchine da corsa.

Caracol ha quindi deciso di applicare la sua tecnologia robotica di manifattura per portare la sua innovazione a questo settore, dando evidenza tangibile di come la stampa 3D possa segnare una svolta nel processo produttivo di questo settore.

Per fare ciò abbiamo lavorato su uno spoiler per una macchina da corsa per un leader nel settore. Abbiamo ridisegnato l’alettone, ottimizzandolo per la produzione in additive manufacturing. Combinando la nostra tecnologia robotica che permette di stampare su larga scala alcuni dei più performanti tecnopolimeri sul mercato, anche rinforzati con fibre come carbonio e vetro. Lo spoiler è stato prodotto in PA12, additivato con fibra di carbonio, un polimero che può resistere fino a 240°c, ed in seguito laminato in fibra di carbonio per garantire la massima resistenza 90

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e conformità con gli standard richiesti dal settore automotive.

La produzione del componente ha impiegato solamente 72 ore, dalla stampa alla laminazione, andando a ridurre il tempo notevolmente rispetto al mese richiesto con i metodi tradizionali. Inoltre, il componente finale aveva un peso ridotto di circa 1 kg rispetto alla versione originale, migliorando notevolmente la performance finale.

3D Bar La tecnologia di Caracol permette anche di processare materiali derivanti da fonti di riciclo, reimmettendo in produzione gli scarti produttivi. Un progetto che ha affermato la tecnologia di Caracol sul tema circular economy è stato sicuramente lo sviluppo del 3D Bar – il primo bar, di oltre due metri, completo di tavoli e sgabelli, ad essere interamente stampato in 3D, grazie al sistema robotico proprietario di Caracol.

Le geometrie del bancone sono state concepite grazie a processi di generative design, permettendo di dar vita a forme organiche, avvolgenti e naturali su tutti gli elementi che componevano il bar presentato alla Milano Design Week.

Il bancone del bar è stato completamente stampato da PLA riciclato, recuperato dagli scarti della produzione di bicchierini usa e getta per il caffè di Flo s.p.a.. Le caratteristiche della tecnologia poi hanno permesso di produrre generando zero scarti.

Inoltre, questo bar può essere interamente riciclato per poi produrre nuove applicazioni, dando potenzialmente una vita infinita alla materia prima e rendendo questo progetto un esempio virtuoso di innovazione e sostenibilità.

Questo progetto è stato poi ulteriormente sviluppato in una nuova versione per Maire Tecnimont, leader nel settore energy.

Per loro sono stati sviluppati una serie di arredi modulari e custom, andando incontro alla loro esigenza di flessibilità, riciclando il materiale di scarto produttivo generato dalla loro azienda NextChem MyReplast Industries. Processando il loro polipropilene insieme a fibra di vetro è stato possibile dare maggiore solidità alle applicazioni prodotte.

Oltre alle caratteristiche di sostenibilità e dimensione la tecnologia di Caracol assicura elevati standard qualitativi, di precisione, compattezza e resilienza dei manufatti prodotti. 

RICERCA e INNOVAZIONE

“LA FILIERA LOMBARDA DELLA MANIFATTURA ADDITIVA: IL PROGETTO MADE4LO” NEL 2016, IL PIANO NAZIONALE “INDUSTRIA 4.0” HA IDENTIFICATO LA MANIFATTURA ADDITIVA COME UN INSIEME DI TECNOLOGIE CARDINE IN GRADO DI PROMUOVERE, IN COMBINAZIONE CON LE ALTRE KEY ENABLING TECHNOLOGIES (KETS), L’EVOLUZIONE DEL SETTORE MANIFATTURIERO FAVORENDO LA TRANSIZIONE VERSO UNA PRODUZIONE PIÙ COMPETITIVA, PERSONALIZZATA E A ELEVATO VALORE AGGIUNTO a cura di A. Mazzoleni – AFIL; E. Malfa, M. Boccadoro – Tenova; F. Stortiero – GFM; D. Tamborini, B. Previtali – Politecnico di Milano; A. Crosato – BLM; A. Romanini – GF Machining Solutions

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A differenza della modalità di produzione convenzionale, la manifattura additiva, o additive manufacturing (AM), è un processo tecnologico che parte dal modello digitale in 3D di un bene, a cui segue la realizzazione fisica dello stesso, mediante la deposizione strato dopo strato di materiale.

Ne consegue come il paradigma di lavorazione tradizionale sia rinnovato: la produzione non avviene più per asportazione di materiale bensì a partire dal gemello digitale dell’oggetto che, attraverso un opportuno software, è codificato in layers ed inviato alle macchine di

stampa per essere fisicamente realizzato senza necessità di assemblaggio.

Per questa ragione, le tecnologie additive offrono la possibilità di ripensare il modo in cui un prodotto è progettato, sviluppato ed infine realizzato.

Sebbene i primi brevetti risalgano agli inizi degli anni ’80 è solamente in anni recenti che il mercato delle tecnologie per la manifattura additiva ha accelerato la propria crescita.

A tale riguardo, in Europa, il CAGR del settore è stato del 33,8% nel periodo 2014-2017 con valore stimato di 9,64 miliardi di € per il 2021 a testimonianza di come l’AM stia raggiungendo la maturità necessaria per trasformare i processi manifatturieri, passando da un utilizzo focalizzato sulla prototipazione rapida e in materiale plastico, verso una integrazione nei processi complementare alle modalità di produzione convenzionali.

Ad oggi, le principali sfide e opportunità riguardano l’applicazione a volumi elevati e un utilizzo che non si limita alla sola prototipazione in materiale polimerico ma che si estende anche alla realizzazione di parti in metallo, ampliando, di conseguenza, gli ambiti applicativi manifatturieri.

Tra essi, a titolo non esaustivo, l’aerospazio con la ricerca di soluzioni leggere e al contempo performanti e il re-manufacturing delle parti critiche, l’automotive per la riduzione di peso e la manifattura rapida di parti funzionali, il settore dei macchinari per la rigenerazione della componentistica a cui si aggiungono i beni di consumo - ad esempio gli elettrodomestici - e il biomedicale.

Numerosi sono i vantaggi per le aziende manifatturiere, sia grandi che PMI: ad esempio, la riduzione del time to market, la produzione di beni con geometrie complesse e non convenzionali, la riduzione degli sprechi, la realizzazione rapida di prototipi nonché la possibilità di creare oggetti personalizzati in produzioni seriali, senza incorrere in costi aggiuntivi.

Inoltre, tra i benefici della manifattura additiva, vi è la possibilità di facilitare la progettazione dei prodotti secondo la logica dell’economia circolare concependo beni che ottimizzano l’uso di materiali, il riuso e siano sostenibili anche in ottica di

smaltimento.

Per tutte queste ragioni, l’AM si configura come un insieme di tecnologie che contribuiscono sia ad indirizzare le sfide attuali della produzione sia ad abilitare la completa digitalizzazione della Fabbrica, coerentemente con il concetto di Smart Factory.

Infatti, anche attraverso essa, è possibile rendere efficiente la lavorazione, prevenire le difettosità attraverso la raccolta e l’utilizzo dei dati generati durante la stampa, distribuire i processi tra diverse realtà e abilitare al contempo la collaborazione tra i soggetti della filiera, per consentire flessibilità e produzioni personalizzate.

Alla luce di queste considerazioni, il cluster AFIL - Associazione Fabbrica Intelligente Lombardia è attivamente impegnato nel favorire l’adozione dell’AM tra le imprese del territorio.

In coerenza con la propria mission, ovvero supportare e sviluppare la leadership e la competitività del sistema manifatturiero lombardo, sin dal 2015 AFIL ha promosso la nascita e lo sviluppo di un Gruppo di Lavoro dedicato all’ AM con lo scopo di integrare, in logica di filiera, i soggetti lombardi attivi sul tema, promuovendo la definizione di progetti strategici e il consolidamento delle competenze e delle conoscenze dell’ecosistema. È proprio facendo leva su questa rete del cluster che, nel 2016, è stato concepito il progetto MADE4LO – Metal additive for Lombardy con l’obiettivo di stimolare lo sviluppo dell’AM delle parti metalliche, ponendo attenzione ad aggregare, secondo una logica e un modello di “Fabbrica Diffusa”, le competenze, i processi e le infrastrutture presenti sul territorio.

Con l’obiettivo di supportare la competitività delle imprese del territorio, i membri del Gruppo di Lavoro hanno lavorato sulla sfida di incrementare la produttività e sviluppare in ottica di mass customization l’AM di parti metalliche, facendo leva su attività congiunte di R&I per indirizzare le barriere ancora esistenti.

Tra esse, la complessità del processo, i costi delle polveri metalliche, gli sprechi dovuti agli scarti e gli alti costi di investimento nelle tecnologie che non sono assorbibili da un volume di produzione limitato, in particolare per le PMI. M &A | MARZO 2021

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RICERCA e INNOVAZIONE

Da queste considerazioni nasce il progetto MADE4LO, co-finanziato da Regione Lombardia con 3,5 milioni di € nell’ambito degli “Accordi per la Ricerca, lo Sviluppo e l’Innovazione”, nel contesto del POR-FESR 2014/2020 Programma Operativo Regionale 2014-2020 obiettivo “Investimenti in favore della crescita e dell’occupazione”.

Coordinato da Tenova S.p.A., il progetto vanta un partenariato nato dalla collaborazione sinergica di 10 realtà rappresentative di aziende, università e centri di ricerca, in particolare: 3 Grandi Imprese attive nel settore siderurgico e dei macchinari (Tenova, BLM e GF Machining Solutions), 5 PMI tra cui fornitori di tecnologie per la manifattura additiva, produttori di componenti meccanici di

precisione, stampi e lavorazione di metalli (3D-NT, GFM, Fubri, Co.Stamp e Officine Meccaniche Lafranconi) e 2 Università (Politecnico di Milano e Università di Pavia).

A questi si aggiungono l’Istituto di Sistemi e Tecnologie Industriali per il Manifatturiero Avanzato CNR-STIIMA e CSM – Centro Sviluppo Materiali.

Con l’obiettivo di svolgere uno studio approfondito sull’intera catena del valore, i partner del progetto MADE4LO hanno condiviso le rispettive conoscenze e competenze sia in merito alle tecnologie sia in riferimento ai requisiti dei vari ambiti applicativi: dalla progettazione di componenti, polveri e processi, continuando con l’analisi, l’approfondimento e lo sviluppo dei processi di deposizione – in particolare, Laser Metal Deposition e Selective Laser Melting, per concludere con gli aspetti legati alla necessità di finitura e trattamento termico (es. fresatura, rettifica) nonché di qualifica e test per la messa in esercizio di componenti, prodotti e processi.

Pertanto, il progetto ha affrontato e proposto soluzioni innovative alle prin-

La Fabbrica Diffusa di MADE4LO e i casi di studio

In MADE4LO, si è concepita la visione di una “Fabbrica Diffusa” che si basa su tre linee principali: i) Accrescere e diffondere la conoscenza sui processi additivi; ii) Realizzare nuovi sistemi additivi innovativi sia per la produzione delle polveri sia per la stampa; iii) Formare personale tecnico con le competenze necessarie per sfruttare al meglio le potenzialità delle tecnologie additive.

In questo contesto, MADE4LO ha messo a disposizione dei vari partner una serie di impianti pilota e un network attraverso cui diffondere le conoscenze generate, dando vita a una rete di sistemi sia fisici sia digitali interconnessi in grado di scambiarsi informazioni digitali sui prodotti da stampare, sui dati del processo, sulle polveri nonché in merito alla qualifica dei beni realizzati.

Le applicazioni innovative sono state esplorate dai partner attraverso 5 casi di studio proposti sulla base delle esigenze e delle criticità riscontrate nell’implementazione dell’AM e focalizzati su settori chiave nel contesto industriale regionale come la siderurgia, l’energia, l’utensileria e i trasporti.

CASO 1 - Stampa di componenti in rame puro. La sfida tecnologica risiede nella capacità di realizzare lo stampaggio di un materiale altamente riflettente e a elevata conducibilità che rende complessa la lavorazione con metodologia convenzionale. L’applicazione, realizzata da una collaborazione tra Tenova, Politecnico di Milano, 3D-NT e GF Machining Solutions, prevede la stampa di un iniettore di ossigeno in rame puro

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per forni ad arco elettrico attraverso un innovativo sistema additivo con sorgente pulsata nella lunghezza d’onda del “verde”.

Figura 2 Il “creatore” stampato

Figura 1: Iniettore di ossigeno in rame puro

CASO 2 – Materiali difficili, con elevate prestazioni in termini di durezza. La sfida tecnologica risiede nella stampa di leghe metalliche per alte prestazioni di durezza e taglio. Le attività, realizzate in collaborazione tra Politecnico di Milano, Fubri e Bohler - un’ azienda esterna al partenariato - hanno previsto lo studio di nuove leghe a base ferro in assenza di carbonio e lo stampaggio di un “creatore”, ovvero un utensile da taglio per la realizzazione di ingranaggio, che è convenzionalmente realizzato tramite un processo di sinterizzazione.

CASO 3 – Realizzazione di componenti di grandi dimensioni, multimateriale, geometricamente complessi e con una componente di lavorazione ibrida.

Politecnico di Milano, BLM, Lafranconi, Tenova, GF Machining Solutions con il supporto di CNR STIIMA, Team3DSiemens hanno lavorato alla realizzazione di uno scarico per motocicletta, stampato in un unico pezzo. Il pezzo è stato stampato con il sistema robotizzato di deposizione LMD – Laser Metal Deposition – Additube, sviluppato da BLM ed arricchito nel contesto del progetto di dispositivi di sensing e monitoraggio nonché integrato con una soluzione CAD/ CAM ah hoc per applicazioni robotizzate additive. Esso permette la stampa multimateriale ed è equipaggiato con opportuna sensoristica per garantire la corretta esecuzione delle lavorazioni.

cipali sfide tecnologiche della manifattura additiva, come: produzione di nuove polveri metalliche, la stampa di materiali complessi, di grandi dimensioni e multimateriale e l’adozione di lavorazioni ibride che contemplino sia aspetti additivi sia sottrattivi.

Sostenibilità economica, ambientale e sociale sono state le principali linee guida del progetto che ha previsto attente analisi costo – beneficio dei processi, nonché attività rivolte a favorire l’utilizzo di leghe riciclate per la formulazione delle polveri, il riuso dei prodotti e la tutela della salute dei lavoratori. In quest’ultimo caso, è stata realizzata una dettagliata analisi dei rischi connessi con i processi di AM, il cui risultato è unico in Italia e tra gli unici a livello EU.

Figura 3 Lo scarico della motocicletta

CASO 4 – Realizzazione di un recuperatore di grandi dimensioni e multimateriale Tenova, con il coinvolgimento del Politecnico di Milano, Università di Pavia, BLM e GF Machining Solutions, ha sviluppato un recuperatore per il settore siderurgico. Anche in questo caso la sfida tecnologica risiede nella realizzazione tramite LMD di una componente composto da due materiali e caratterizzato da dimensioni rilevanti. Il recuperatore difatti è stato stampato LMD in acciaio inossidabile per la parte meno sollecitata e in lega a base nichel per la parte più sollecitata termicamente.

Figura 4 Il recuperatore per il Complessivamente settore siderurgico l’altezza dell’oggetto è circa mezzo metro.

Molteplici le ricadute in termini di risultati scientifici, innovazione e impatti sul territorio.

Le imprese hanno integrato i risultati nei loro processi ed ampliato il portafoglio delle tecnologie offerte, mentre in termini occupazionali sono stati attivati 13 assegni di ricerca e generati 6 nuovi posti di lavoro.

MADE4LO ha anche contribuito alla nascita di due centri di competenza di rilievo regionale e nazionale dedicati all’AM; GFM ha fondato, in collaborazione con altre realtà industriali, l’Additive Technology Centre – ATC (Link) mentre GF Machining Solution (Link) ha costituito un competence centre dove la stampa additiva è affiancata a tecnologie tradizionali. 

CASO 5 – Realizzazione di uno stampo con processo ibrido additivo e sottrattivo Co.Stamp, con il supporto di Politecnico di Milano e GFM, ha realizzato canali conformali applicati ad uno stampo, attraverso un processo ibrido, che ha combinato una parte additiva – tramite processo Laser Metal Deposition - ed una sottrattiva durante la fase di finitura e non solo. L’inserto stampo è stato ridisegnato sfruttando le possibilità della tecnologia ibrida di combinare processi additivi e sottrattivi nello stesso ciclo macchina alternando pertanto le fasi di machining per realizzare i canali verticali e la deposizione per i canali orizzontali e freeform come evidenziato nel modello 3D dell’inserto. Il redesign è stato finalizzato in ottica di riduzione dei costi.

Ringraziamenti Si ringrazia per il contributo apportato all’articolo tutto il partenariato di MADE4LO: Tenova, BLM, Co.Stamp, GFM, GF Machining Solutions, Fubri, Lafranconi, 3D-NT, Politecnico di Milano e Università di Pavia.

Il progetto MADE4LO è stato co-finanziato da Regione Lombardia nel contesto del POR-FESR 2014/2020 - Programma Operativo Regionale 2014-2020, obiettivo “Investimenti in favore della crescita e dell’occupazione”.

Figura 6 Modello 3D dell’inserto ridisegnato per sfruttare la tecnologia ibrida e ridurre i costi di realizzo Caso 6 Realizzazione di un Vorticatore Assiale per Turbine a Gas GFM in collaborazione con Ansaldo Energia ha proposto la realizzazione di un oggetto complesso come un vorticatore assiale che presenta palette con geometrie complesse. Il caso studio ha mostrato come la tecnologia ibrida (sottrattiva e additiva) possa essere utilizzata anche per deposizioni in 5 assi per ridurre i costi di oggetti che diversamente dovrebbero essere prodotti con stampi costosi e con tempi di approvvigionamento molto lunghi.

Nella figura seguente si mostra il mock-up del vorticatore realizzato con tecnologia ibrida a dimostrazione dell’efficacia della tecnica.

Figura 5 Il Tassello con canali conformali

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PRISMA MOOG

AFFIDABILITÀ E PRECISIONE Moog Inc. presenta il nuovo software Moog Integrated Test Suite (versione 3.18) dedicato al controller di test Moog, recentemente introdotto sul mercato. L’obiettivo è fornire ai responsabili dei laboratori di prova e ai tecnici una piattaforma con cui eseguire, con facilità e precisione, test su sistemi idraulici o elettrici, di qualsiasi dimensione. Con migliaia di combinazioni di I/O di blocchi modulari, il Test Controller Moog permette infatti di effettuare, con un’unica soluzione, prove di resistenza, fatica o di rumore, vibrazione e durezza.

Il controllore Moog per il testing e la versione software 3.18 sono estremamente affidabili, sia per l’esecuzione di test automobilistici complessi della durata di mesi, che per semplici controlli sulle linee prodotto, come test sugli ammortizzatori a fine linea. Eventuali danni a macchinari o sistemi in fase di verifica possono avere ricadute economiche anche ingenti: per questo, il controller e il software Moog forniscono, con estrema precisione, tempi di attività e dati, che gli ingegneri possono riprodurre con regolazioni minime o nulle nella calibrazione.

La più recente release dell’interfaccia del software assiste gli utenti passo dopo passo e rende così la configurazione della piattaforma Moog intuitiva, anche nel caso di test complessi. Inoltre, la procedura guidata di calibrazione supporta gli ingegneri nel regolare

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rapidamente i sensori, per accelerare ulteriormente il processo. Il nuovo sistema Moog è infatti creato per supportare gli operatori nel realizzare una piattaforma software stabile e flessibile, regolabile accuratamente a seconda delle specifiche necessità. L’integrazione del controller e del software Moog con i sistemi di test esistenti garantisce, inoltre, una riduzione dei costi operativi per i responsabili di laboratorio, una produttività superiore e maggiori dettagli circa lo svolgimento dei test.

Il controller e il software Moog offrono ai manager di laboratorio e agli ingegneri elevati livelli di accuratezza, anche in virtù delle elevate frequenze di campionamento interne e della risoluzione del segnale a 24 bit per il controllo e la registrazione dei dati, ovvero 32 volte più alta rispetto a quella dei sistemi a 19 bit.

Oltre al Moog Test Controller e alla versione software 3.18, Moog offre un programma di permuta dedicato ai responsabili di laboratorio che desiderano aggiornare i loro test controller obsoleti, di qualsiasi marca. I laboratori e gli enti di prova che contattano Moog e consegnano il proprio controller di test per il riciclo, ricevono un credito per l’acquisto di un Moog Test Controller di ultima generazione e del software Integrated Test Suite.

Per ulteriori informazioni www.moog.it

B&R

TERMINALE OPERATORE PER APPLICAZIONI DI ALTA GAMMA B&R ha aggiunto il potente terminale operatore T80 ai propri Power Panel serie T. Un processore Intel Atom ad alte prestazioni è in grado di gestire soluzioni HMI web-based versatili e dinamiche. L’elegante schermo in vetro rende i Power Panel il dettaglio di design perfetto per macchine di alta fascia.

Lo schermo in vetro ha una protezione dei bordi integrata per durare nel tempo e sopportare l’operatività quotidiana. La ridotta profondità rende i dispositivi perfetti per una installazione a quadro elettrico o su supporto a braccio. Lo schermo capacitivo proiettato multitouch risponde sempre in modo preciso e affidabile, anche se utilizzato con guanti di pelle spessi. I dispositivi sono disponibili con formati del display che vanno da 7 “a 15,6”.

dispositivi Power Panel T80.

Configurazione facile Il Power Panel T80 integra una pagina di assistenza preinstallata che permette una immediata configurazione dell’indirizzo IP, del server DHCP e dello screen saver. Queste impostazioni possono essere facilmente salvate su una chiavetta USB e portate su altri

Sistema operativo protetto Il sistema operativo Power Panel T80 è protetto contro le modifiche indesiderate apportate da altri programmi applicativi. In runtime i dati delle applicazioni vengono memorizzati esclusivamente nella memoria RAM, volatile. Prestazioni e stabilità del sistema operativo non sono pertanto influenzate dalla frammentazione dei dati, anche dopo anni di funzionamento. Il sistema operativo è inoltre protetto contro le manomissioni. Il T80 completa il portfolio di terminali operatore di B&R. Insieme al T50 e al T30, è ora disponibile una gamma completa e scalabile in termini di costi e prestazioni. I Power Panel sono disponibili anche nelle varianti della serie C con un controller integrato.

ENSINGER

INSULBAR RE-LI RADDOPPIA L’INDICE DI EFFICIENZA AMBIENTE Con insulbar RE-LI, Ensinger offre al mercato una barretta isolante per il taglio termico di sistemi in alluminio per finestre, porte e facciate più efficiente dal punto di vista ambientale. L’utilizzo di poliammide totalmente riciclata consente di ridurre del 92% il consumo di combustibili fossili rispetto alla produzione dei profili tradizionali, mentre le emissioni di CO2 scendono del 91% e il consumo di acqua del 78%*.

“Inoltre, grazie alla sua porosità, insulbar RE-LI migliora l’azione isolante della poliammide rinforzata con fibra di vetro, con un valore lambda di 0,21 W/(mK)**”, afferma Matthias Rink, direttore vendite insulbar EMEA in Ensinger.

Una soluzione verde più semplice Adottando insulbar RE-LI, i produttori possono efficientare l’indice ambientale e climatico dei sistemi in alluminio. La poliammide rici-

clata - la cui struttura viene resa porosa in modo uniforme durante il processo di estrusione - presenta un‘elevata stabilità, grazie al rinforzo in fibre di vetro. La superficie resistente e liscia consente anche una perfetta anodizzazione e verniciatura a polvere. Va sottolineato inoltre che il processo di lavorazione risulta pressoché identico a quello dei profili isolanti in poliammide 66 standard.

“La poliammide viene adottata oramai da alcuni decenni per la realizzazione di sistemi sostenibili a taglio termico in telai metallici di finestre, porte e facciate. insulbar RE-LI offre infatti il combinato disposto dei vantaggi climatico-ambientali uniti a quelli di ordine economico,” conclude Rink. www.insulbar.com *Fonte: Dichiarazione ambientale del prodotto EPD-IBP-14.1, ift Rosenheim **Nell’optimum del prodotto M &A | MARZO 2021

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Direttore Responsabile Giorgio Albonetti Publisher Marco Tenaglia Direttore tecnico Chiara Tagliaferri Redazione Cristina Gualdoni (Coordinatrice) cristina.gualdoni@quine.it Eleonora Panzeri redazione.ma@quine.it Hanno collaborato a questo numero Chiara Tagliaferri, Patrizia Ricci, Eleonora Segafredo, A. Mazzoleni, G.Copani, M.Morgantini, R.Curiazzi Realizzazione grafica Fabio Castiglioni Direzione pubblicità Stefano Busconi dircom@quine.it Responsabile produzione Paolo Ficicchia Ufficio traffico Stefania Bruno s.bruno@lswr.it Direzione, Redazione Quine S.r.l. - via Spadolini, 7 - 20141 Milano Tel +39 02 864105 - Fax +39 02 72016740

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