L’adozione della produzione additiva nell’industria manifatturiera supera ormai i confini della prototipazione rapida e della realizzazione di singoli modelli dimostrativi.
Le aziende integrate nei settori dell’aerospazio, dell’automotive e dell’energia sfruttano le tecnologie di stampa 3D per riprogettare la geometria dei componenti, superare i vincoli costruttivi tradizionali e rigenerare parti usurate.
L’approccio additivo offre vantaggi tangibili quando le lavorazioni sottrattive risultano antieconomiche o complesse da eseguire, consentendo di ottimizzare i pesi, migliorare l’efficienza termica e introdurre criteri di sostenibilità lungo l’intero ciclo produttivo.
A dimostrarlo sono tre casi d’uso condivisi dal Competence Center CIM 4.0, dotato di una linea pilota dedicata proprio all’Additive Manufacturing.
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Il ripristino funzionale dei componenti soggetti ad usura
Nello stabilimento Michelin di Cuneo, la struttura più estesa del gruppo in Europa per le coperture automobilistiche, la fase iniziale di lavorazione della materia prima affida la sminuzzatura delle balle di gomma naturale ai mulini Previero.
Ciascun impianto impiega dodici lame in acciaio speciale, sei fisse e sei rotanti, destinate a lavorare a contatto con un materiale abrasivo e ad alta viscosità. Gli impatti violenti accelerano l’usura dei componenti, costringendo, nei mesi invernali, a riaffilare il profilo tagliente ogni dieci giorni e a rottamare definitivamente l’elemento dopo appena trenta giorni.
La frequenza di sostituzione generava inefficienze gestionali legate all’accumulo di scorte in magazzino, alla dipendenza da un unico fornitore e al continuo smaltimento di acciaio pregiato.
La collaborazione attivata con il centro di competenza CIM ha consentito di superare il problema mediante l’impiego della tecnologia di deposizione metallica ad energia diretta, nota come Directed Energy Deposition.
Sulla linea pilota del centro si è proceduto alla selezione dell’acciaio AISI H13, appartenente alla medesima famiglia del metallo base ma caratterizzato da specifiche meccaniche superiori. L’ottimizzazione dei parametri di processo ha permesso di scongiurare la formazione di cricche a caldo e di raggiungere il target di durezza direttamente durante la fase di deposizione. La lavorazione additiva evita lo step di tempra a induzione necessario per le parti nuove, riducendo a due ore e mezza il tempo complessivo per la rigenerazione della lama.
I riscontri sul campo, condotti nel periodo invernale nelle condizioni operative più gravose, hanno testato un prototipo di lama rotante rigenerata all’interno di un mulino insieme a cinque elementi nuovi.
L’analisi del consumo ha registrato sul pezzo riparato un’usura dimezzata rispetto ai componenti di fabbrica nello stesso intervallo di lavoro. La verifica effettuata su un successivo lotto di sei lame rigenerate ha validato la stabilità del processo, capace di trasformare un componente destinato allo scarto in un elemento con prestazioni superiori al nuovo e predisposto a cicli di ripristino ripetibili.
L’adozione della deposizione metallica ha così introdotto modelli di economia circolare nella gestione degli impianti, avviando ulteriori progetti di efficientamento tra le due strutture.
La progettazione automobilistica circolare con la piattaforma ReSedo
La produzione convenzionale dei sedili per veicoli richiede l’impiego di schiume e collanti strutturali che ostacolano lo smontaggio e il recupero dei materiali a fine vita.
Per superare i limiti dei processi tradizionali, Italdesign ha sviluppato il concept ReSedo basandosi su principi di progettazione modulare e disassemblaggio semplificato.
L’architettura del sedile sfrutta la produzione additiva metallica con polveri riciclate al 100%, insieme a imbottiture in poliuretano termoplastico stampate in 3D che eliminano la necessità di colle chimiche.
I rivestimenti integrano filati riciclati ottenuti da scarti industriali e bottiglie in plastica. Il risultato è una struttura dal peso inferiore a 25 kg, costituita per il 65% da materiali riciclati e pienamente rigenerabile al termine del ciclo di utilizzo.
Lo scambiatore di calore additivo per il settore aerospaziale
Le missioni spaziali impongono requisiti severi in termini di ingombro, massa e dissipazione termica dei componenti di bordo.
Nell’ambito del progetto HX3D, Thales Alenia Space ha collaborato con CIM alla realizzazione di un prototipo di scambiatore di calore che risponde a esigenze applicative complesse delle missioni spaziali, attraverso la riprogettazione geometrica resa possibile dalla stampa 3D metallica.
L’integrazione di canali interni complessi e strutture reticolari avanzate ha permesso di ottimizzare lo scambio termico riducendo in modo significativo il peso totale del modulo rispetto ai dispositivi realizzati con lavorazioni meccaniche tradizionali.
Le simulazioni e le prove sperimentali sul prototipo hanno dimostrato la capacità del componente di garantire elevate prestazioni in ambienti operativi estremi, confermando l’utilità delle tecnologie additive per la produzione di parti critiche ad alto valore aggiunto.
