Prima: Concept Laser presenta il componente prodotto in modo generativo più grande finora

Tabella 1: Valori di confronto tra grande formato e medio formato

Tabella 1: Valori comparativi tra un sistema di grande formato e uno di formato medio

Il più grande componente prodotto con la stampa 3D: un alloggiamento di ingranaggi in alluminio (dimensioni: x: 474mm; y: 367mm; z: 480mm – esclusa l'altezza della piattaforma di costruzione) viene realizzato con tassi di deposizione di oltre 50cm³/h da polvere. (Foto: Concept Laser GmbH)

Dr. Florian Bechmann, Responsabile dello Sviluppo presso Concept Laser: «La separazione tra la camera di processo e l'area di gestione è una caratteristica tipica di Concept Laser ed è un aspetto rilevante in termini di sicurezza e qualità. Questa è una caratteristica fondamentale anche della X line 1000R.» (Foto: Concept Laser GmbH)

Dott. Florian Bechmann, Responsabile dello Sviluppo presso Concept Laser: «La separazione tra la camera di processo e l'area di gestione è una caratteristica tipica di Concept Laser ed è un aspetto rilevante in termini di sicurezza e qualità. Questa è una caratteristica fondamentale anche della X line 1000R.» (Foto: Concept Laser GmbH)

Grande installazione X line 1000R per la lavorazione di materiali reattivi in un sistema chiuso con trasporto automatico della polvere e separazione rigorosa tra camera di processo e area di manipolazione (Foto: Concept Laser GmbH) / La X line 1000R - grande sistema per la lavorazione di materiali reattivi all’interno di un sistema chiuso con trasporto automatico della polvere e separazione coerente tra la camera di processo e l’area di manipolazione (Foto: Concept Laser GmbH)

Gli approcci di produzione additiva o generativa stanno rivoluzionando il pensiero degli ingegneri di sviluppo e suscitando nuove richieste. Così, i componenti 3D in formato XXL sono di tendenza. La grande macchina X line 1000R, sviluppata insieme all'Istituto Fraunhofer per la tecnologia laser (ILT) di Aquisgrana, si rivela un passo importante nello sviluppo di nuove dimensioni della stampa 3D industriale con metalli. Il cuore della macchina è un sistema ottico sviluppato dall'ILT con un laser da 1.000 Watt. Il salto dalla classe da 400 Watt a questa nuova dimensione rappresenta un balzo quantico in termini di dimensioni possibili dei componenti e velocità di costruzione. Dopo una fase di sviluppo beta di successo, Concept Laser presenta ora la X line 1000R come modello di serie con il più ampio volume di costruzione attualmente disponibile sul mercato (630 x 400 x 500 mm).

La X line 1000R è stata progettata per la produzione senza utensili di grandi componenti funzionali e prototipi tecnici con caratteristiche di materiale identiche a quelle di serie. Il cuore della X line 1000R è un laser ad alte prestazioni nel range dei kilowatt, che permette un aumento significativo della produttività rispetto alle normali macchine di fusione laser sul mercato.

Velocità di costruzione in forte aumento

La X line 1000R si rivolge principalmente all'industria automobilistica, così come ai settori aerospaziale e aeronautico. La macchina si dimostra compatibile con diversi materiali: mentre nell'industria automobilistica si utilizzano principalmente componenti in alluminio per il leggero, l'industria aerospaziale e aeronautica si concentra su materiali ad alte prestazioni come il titanio. Le velocità di costruzione possibili sono molto ambite da entrambe le industrie per motivi di costo: mentre una macchina di medie dimensioni tipicamente raggiunge 10-15 cm³/h, la X line 1000R arriva fino a 65 cm³/h (un aumento fino al 650%). Garantita da moduli di gestione della qualità brevettati, come QMcoating o QMmeltpool di Concept Laser, la qualità dei componenti rimane elevata nonostante il processo altamente dinamico.

Fine della fase di sviluppo beta

Dopo aver presentato il prototipo alla Euromold 2012, con focus sullo sviluppo di macchine e sistemi di controllo su misura, nel 2013 gli sviluppatori di Concept Laser si sono concentrati maggiormente sul processo di costruzione e sulla qualificazione dei materiali. Il dott. Florian Bechmann, responsabile dello sviluppo di Concept Laser, afferma: “L'ottimizzazione dei parametri di processo e una qualificazione approfondita dei materiali sono stati al centro della fase beta, per portare la X line 1000R alla produzione in serie.” Tra le misure adottate, un riscaldamento bilanciato dell'ambiente di costruzione per evitare deformazioni in componenti “oltre misura”. La lunghezza massima del componente indicata da Concept Laser è di 740 mm.

Il più grande componente presentato - prime referenze mostrano le possibilità costruttive

Le dimensioni del componente di ingranaggio in alluminio sono notevoli: 474 x 367 x 480 mm (senza considerare l'altezza del piano di costruzione). È il più grande componente in metallo mai realizzato con il metodo di fusione laser in letto di polvere. “Nel caso di una costruzione ibrida, si possono creare geometrie che superano le dimensioni del volume di costruzione ‘nudo’, arrivando fino a un’altezza di 540 mm”, dice il dott. Florian Bechmann. La X line 1000R come modello di serie permette un aumento significativo delle velocità di costruzione, miglioramenti nella qualità superficiale, alta ripetibilità e affidabilità grazie a un monitoraggio di processo adeguato, oltre alla qualificazione di una vasta gamma di materiali in polvere per diverse applicazioni.

Nuove applicazioni emergono nelle menti dell’industria automobilistica

Attualmente, per gli utenti della classe XXL dell’industria automobilistica, le leghe di alluminio (AL) sono molto richieste. Questo materiale è attraente per i reparti di sviluppo nel contesto della leggerezza automobilistica. L’obiettivo è, tra l’altro, sostituire nelle prime fasi di sviluppo applicazioni di colata sabbiata e a pressofusione, spesso costose. Inoltre, il metodo LaserCUSING offre la possibilità di creare strutture leggere con elevata rigidità, consentendo geometrie ottimizzate in termini di peso, quasi senza limitazioni costruttive.

Aerospaziale come motore di sviluppo

All’orizzonte si prospetta una crescente domanda di applicazioni in titanio e leghe a base di nichel. Questi materiali sono particolarmente interessanti per le esigenze estreme dell’aeronautica e dell’industria spaziale. La X line 1000R dispone di un sistema chiuso per la gestione sicura del processo e delle polveri, conforme alle severe normative ATEX. “Da un punto di vista di sicurezza e qualità, è importante la separazione tra ambiente di costruzione e di handling, tipica di Concept Laser. Anche la X line 1000R presenta questa caratteristica fondamentale”, commenta il dott. Florian Bechmann. Nuove applicazioni si stanno sviluppando nelle menti degli ingegneri di sviluppo. Oltre a componenti per la tecnologia di propulsione, si tratta di elementi di prova per l’industria spaziale e parti di turbine per centrali elettriche o aeromobili. Interessante è anche il fatto che il LaserCUSING può essere utilizzato per la riparazione di turbine: ad esempio, una pala di turbina usurata può essere riparata tramite fusione laser, consentendo di rimettere in funzione il componente ancora in buone condizioni, risparmiando tempo e costi.