Precisione invece di galvanica a immersione: Nuova piattaforma per la modifica selettiva delle superfici

Jet da tavolo dell'azienda TextureJet per la lavorazione a getto elettrochimico (EJM) nell'ambito della piattaforma di lavorazione a getto elettrochimico (EJP) del Fraunhofer IST. © Fraunhofer IST

Struttura superficiale locale creata tramite Electrochemical Jet Machining (EJM) su un substrato in acciaio inossidabile. © Fraunhofer IST

Con una vasta espansione della sua infrastruttura di ricerca, l'Istituto Fraunhofer per la Tecnologia dei Film e delle Superfici IST ha stabilito una nuova piattaforma per la lavorazione elettrochimica locale delle superfici. La combinazione di metodi galvanici consolidati con tecnologie innovative come il Electrochemical Jet Processing (EJP) e la robotica intelligente consente una lavorazione precisa, efficiente in termini di risorse di pezzi complessi. Ciò apre nuove possibilità per settori come l'elettronica, la tecnologia energetica, la tecnologia medica e l'aerospaziale.

Le rivestimenti galvanici sono indispensabili per numerose tecnologie future. Conferiscono ai componenti proprietà funzionali mirate, migliorano la loro resistenza e capacità di prestazione e contribuiscono, grazie a una durata d'uso più lunga, al risparmio di risorse e alla riduzione delle emissioni di CO₂. In questo contesto, l'Istituto Fraunhofer IST sviluppa e perfeziona tecnologie di produzione elettrochimica, combinando metodi galvanici consolidati con approcci selettivi alla lavorazione delle superfici.

Espansione per la prossima generazione di produzione elettrochimica

Il cuore dell'espansione dell'impianto è la nuova piattaforma Electrochemical Jet Processing (EJP), che raggruppa vari metodi elettrochimici selettivi per la lavorazione e la funzionalizzazione locale delle superfici. Tra questi, il Electrochemical Jet Machining (EJM) per la lavorazione senza contatto, micrometrica, del materiale, e il Electrochemical Jet Deposition (EJD) per la deposizione locale di strati funzionali. In questo modo, le superfici possono essere strutturate, levigate, riparate o rivestite in modo mirato.

Contrariamente ai metodi galvanici classici, in cui interi componenti vengono trattati in bagni di processo, la piattaforma EJP utilizza un raggio elettrochimico mobile che agisce solo dove effettivamente si desidera lavorare il materiale o creare gli strati. Ciò permette di lavorare con flessibilità anche componenti complessi o di grandi dimensioni. Si eliminano le limitazioni dovute alle dimensioni dei bagni di processo o ai passaggi di mascheratura e demascheratura. Allo stesso tempo, si minimizzano l'uso di sostanze chimiche, energia e materie prime, così come la produzione di rifiuti.

Controllo intelligente del processo per geometrie complesse dei componenti

La piattaforma è integrata da un'infrastruttura moderna di robotica e automazione. Oltre a robot industriali di alta precisione, vengono impiegati robot mobili autonomi (AMR) che supportano in modo flessibile la logistica di materiali e utensili e si orientano autonomamente nel loro ambiente. Ciò consente processi altamente precisi e riproducibili, adattabili a diverse geometrie dei componenti e integrabili in catene di produzione automatizzate.

»Con la nostra nuova configurazione dell'impianto, uniamo metodi elettrochimici selettivi e robotica in un sistema complessivo. A differenza degli impianti tradizionali, il processo si adatta al componente e alle sue esigenze – e non viceversa«, spiega Rowena Duckstein, ricercatrice presso l'Istituto Fraunhofer IST.

Applicazioni diversificate per i settori high-tech

La nuova tecnologia dell'impianto è rilevante ovunque siano richiesti massima precisione, flessibilità e sostenibilità. Permette, ad esempio, la produzione delicata di microstrutture con alte velocità di deposizione e il riempimento mirato di micro-fori, migliorando così le rivestimenti. Grazie alla deposizione locale, si può evitare l'uso di maschere e mascherature.

Uno sguardo al futuro

In futuro, la piattaforma EJP sarà ancora più strettamente integrata con robotica, sensori e sistemi di controllo basati sui dati. L'obiettivo è un sistema di produzione intelligente che ottimizza continuamente i processi e riduce il consumo di risorse e gli scarti. Ciò crea le basi per concetti di produzione adattiva, che integrano in modo flessibile i metodi elettrochimici locali nelle linee di produzione industriale e aprono nuove possibilità per la micro-lavorazione, i processi di riparazione e le superfici funzionalizzate.

»Il nostro obiettivo è sviluppare una piattaforma tecnologica che non solo soddisfi le attuali esigenze industriali, ma stabilisca attivamente nuovi standard – più precisa, sostenibile e vicina alle applicazioni rispetto alle soluzioni esistenti«, riassume Duckstein.