Rapid.Tech – competenza concentrata per la produzione additiva

Alla loro 11ª edizione il 14 e 15 maggio 2014, la Rapid.Tech di Erfurt ha consolidato la sua posizione come uno dei principali punti di incontro internazionali per la produzione generativa. Circa 3.500 visitatori provenienti da 20 paesi si sono informati durante i due giorni sulle ultime novità, tendenze e applicazioni. L'occasione è stata offerta non solo da oltre 78 espositori, ma anche da 60 conferenze di rinomati relatori provenienti da scienza, ricerca e industria. Hanno reso evidente: la produzione additiva è una tecnologia chiave della prossima rivoluzione industriale – e in alcuni settori questa è già iniziata. Quasi contemporaneamente si è svolta dal 15 al 17 maggio la seconda Fab.Con 3D, l'unica fiera professionale in Germania dedicata alla stampa 3D per il pubblico.

Dal 2004, la Rapid.Tech di Erfurt permette a insider e neofiti, ricercatori e utenti, nonché fornitori di macchinari e materiali per la produzione additiva, uno scambio di conoscenze intenso, pratico e interdisciplinare. Con la conferenza per utenti, la giornata dedicata ai progettisti, i forum specializzati su aviazione, tecnologia medica, CAD/CAM e prototipazione rapida in odontoiatria, l'evento di quest'anno ha offerto un programma dedicato alla AM, unico nel suo genere.

La produzione additiva influenza in modo sostenibile le future modalità di produzione

Le tecniche di produzione generativa stanno ormai facendo il salto dalla prototipazione rapida alla produzione in serie in sempre più settori. Il Dr. Olaf Rehme, Engineering, Siemens AG, ha presentato nel suo discorso di apertura esempi di applicazioni industriali già realizzate e ha affermato che la catena di processo della produzione additiva è altamente specializzata in know-how. Ha inoltre affrontato le opportunità e le sfide. Come sviluppi necessari, Rehme ha citato tra l'altro i materiali, le regole di progettazione per i componenti, il rapporto tra produttività e costi, nonché il monitoraggio del processo e il controllo di qualità. Concludendo, ha affermato che in futuro i prodotti potrebbero trovarsi più in banche dati che in magazzino, una delle prospettive. «Manufacturing Additivo – Un cambiamento radicale per l'industria manifatturiera?» – questa domanda è stata posta dal secondo relatore principale, il Dott.-Ing. Bernhard Langefeld, Roland Berger Strategy Consultants. Basandosi sui risultati di uno studio recente, ha mostrato che a causa dello sviluppo continuo dell'AM come metodo per la produzione in serie si è consolidata una nuova catena del valore per materiali, sviluppo e produzione su commissione. Per quanto riguarda il volume di mercato complessivo, che nel 2012 era di circa 1,7 miliardi di euro, si prevede un aumento di quattro volte nei prossimi dieci anni. Questa crescita prevista include anche l'uso crescente di componenti high-tech prodotti in modo additivo in metallo. Tra le ragioni, Langefeld ha citato tra l'altro i tassi di produzione più elevati attesi, ad esempio grazie all'uso di laser multipli e più potenti, oltre a ottimizzazioni nelle traiettorie di fascio e riduzioni dei costi dei polveri di metallo. Questa combinazione di flessibilità e altri vantaggi delle tecniche di produzione generativa rende l'AM una tecnologia chiave per la produzione di componenti più performanti, per abbreviare i processi di sviluppo, rendere più flessibile la produzione e realizzare l'Industria 4.0. I due discorsi principali successivi si sono concentrati su soluzioni innovative per l'AM. Così, il Dott.-Ing. Oliver Keßling ha presentato il nuovo procedimento industriale di produzione additiva ARBURG Kunststoff-Freeformer (AKF). Con esso è possibile realizzare componenti complessi da plastiche di serie. Friedemann Lell, Sauer GmbH/DMG Mori Seiki, ha illustrato il Lasertec 65 AM, una soluzione innovativa per la produzione additiva di pezzi finiti. In questa prima al mondo soluzione ibrida sono integrate una macchina utensile a 5 assi completa e il metodo di costruzione laser generativa.

Conferenza per utenti – nuove tecnologie

Con l'aumento dell'uso dell'AM nella produzione in serie cresce anche la varietà di metodi, processi e macchinari. La conferenza per utenti di quest'anno ha offerto in 13 presentazioni una panoramica dettagliata. Vasyl Kashevko, Istituto per macchine utensili e gestione della fabbrica IWF, Università Tecnica di Berlino, ha presentato un nuovo test sviluppato per indagare i limiti di progettazione delle tecniche di produzione generativa. Permette di valutare, usando nuovi materiali, le possibilità di scalabilità e i limiti di produzione di diverse caratteristiche di progettazione con i materiali impiegati nel Laser Melting Selettivo. Christian Polzin, Università di Rostock, ha presentato un nuovo metodo di stampa 3D per la produzione di forme ceramiche di ossido di alluminio e carburo di silicio. Entrambi i materiali di partenza trovano ampia applicazione nel settore delle ceramiche tecniche. Dall'ossido di alluminio si producono ad esempio inserti di taglio o ausili di sinterizzazione, mentre dal carburo di silicio si realizzano, tra l'altro, elementi per forni o cuscinetti a scorrimento. Altre presentazioni hanno riguardato la stampa 3D a tampone, che permette di produrre in grandi serie componenti miniaturizzati, la tecnologia innovativa e sostenibile dell'eColouring, hardware open source, nuove tecnologie di stampa e sviluppi software. Tra gli argomenti in agenda anche relazioni di applicazione, come quella di Theresa Swetly, BMW AG Monaco, che ha illustrato le possibilità di impiego di componenti prodotti in modo generativo per la sicurezza dei componenti nel cruscotto di veicoli presso il costruttore bavarese.

Giornata dei progettisti – possibilità e limiti dei processi additivi

La libertà di progettazione e di costruzione quasi illimitata è uno dei maggiori vantaggi dell'Additive Manufacturing. Allo stesso tempo, questa libertà rappresenta una delle maggiori sfide per i progettisti. La progettazione di componenti realizzati in modo generativo segue regole proprie, alle quali sono stati dedicati gli otto interventi della Giornata dei Progettisti del 15 maggio 2014. Tra gli argomenti trattati, l'ampliamento dell'ambito di validità delle regole di progettazione precedentemente sviluppate per diverse condizioni al contorno nella sinterizzazione laser e lo sviluppo e la progettazione di un componente strutturale di veicolo da corsa in metallo con ottimizzazione topologica assistita da FE per l'Additive Manufacturing. Alexander N. Steiner, netfabb GmbH, ha presentato una soluzione software innovativa che permette di sviluppare strutture complesse, ispirate ai modelli naturali, in modo computazionale. Durante la successiva produzione additiva, si ottengono componenti con nuove proprietà semplicemente modificando la struttura, partendo da materiali noti. Fabian Riß, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, ha illustrato un nuovo approccio progettuale per la distribuzione delle sollecitazioni nei pannelli sandwich. Il metodo permette di adattare e ottimizzare le strutture a nido d'ape in modo da rispondere alle sollecitazioni e di adattarle geometricamente. In combinazione con la produzione additiva, il potenziale di alleggerimento rispetto alla produzione convenzionale può essere sfruttato meglio, consentendo anche l'integrazione di ulteriori funzioni, come un collegamento ottimizzato dello strato superiore e la riduzione dell'effetto di telegraphing.

AM – grande potenziale nell'aviazione

Nell'aviazione, l'AM è una tecnologia già impiegata in alcuni settori. Questo è stato evidenziato da Stephan Eelman, The Boeing Company, nel suo intervento. Ha fornito una panoramica sui principali campi di applicazione della produzione generativa presso il più grande costruttore di aeromobili al mondo e ha presentato esempi selezionati. A partire da questi, Eelman ha poi illustrato le esigenze e le sfide nel trasferimento dei vari processi di produzione e materiali dalla prototipazione rapida alla produzione in serie di componenti aeronautici. Un nuovo approccio per la produzione di blocchi valvole idraulici per l'uso aeronautico mediante il processo di fusione laser selettiva (SLM) è stato presentato da Alexander Altmann, Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH. Ha mostrato i risultati di uno studio in cui, rispetto a componenti fabbricati tradizionalmente, con prestazioni comparabili e costi di produzione analoghi, si è potuto risparmiare fino al 55% di peso. Inoltre, la manifestazione di due giorni, con un totale di 13 interventi, ha affrontato anche il progetto di ricerca europeo congiunto RepAIR: dodici istituzioni stanno esplorando sotto la guida dell'Università di Paderborn il potenziale della produzione additiva nella manutenzione aeronautica. Partner come Boeing e Lufthansa Technik stanno sperimentando scenari di applicazione integrata in processi di manutenzione e riparazione, considerando aspetti come i requisiti di certificazione nel settore aeronautico, aspetti economici e fattori di influenza della produzione additiva. Sono state inoltre illustrate le possibilità offerte da nuove funzioni software per la progettazione di strutture reticolari e i vantaggi particolari dell'AM.

Nuove opportunità per soluzioni personalizzate nella tecnologia medica

I processi generativi stanno acquisendo sempre più importanza anche nella tecnologia medica. Lo hanno dimostrato anche le dodici presentazioni del forum specialistico di due giorni sulla tecnologia medica. Le tendenze per la lavorazione dei tessuti sono state illustrate da Paulo Bártolo, University of Manchester, sotto il termine Biomanufacturing. Uwe Gbureck, Università di Würzburg, ha informato sulla produzione e modifica di principi attivi di impianti e scaffolds ceramici complessi mediante stampa 3D a polvere. Ha evidenziato come le bioceramiche a base di cementi di fosfato di calcio o magnesio siano adatte come sostituti ossei grazie alla loro somiglianza con la fase minerale dell'osso. D'altra parte, il discorso ha affrontato anche la modifica di queste strutture con principi attivi come antibiotici o additivi che favoriscono l'osteointegrazione. È stato inoltre trattato il tema della stampa 3D di impianti ossei a base di fosfato di calcio e del post-processamento di strutture ossee ceramiche stampate in 3D. Ronny Hagemann, Laserzentrum Hannover, ha presentato un procedimento di fusione laser selettiva di leghe di platino-iridio. Il materiale, grazie alle sue caratteristiche uniche biologiche ed elettriche, è preferibilmente impiegato per impianti biomedici come pacemaker. Nei test, sono state ottenute in modo ripetibile strati omogenei e completamente saldati con il substrato. Una serie di interventi ha anche affrontato applicazioni pratiche della produzione additiva in clinica. In particolare, il Dr. Philipp Fürnstahl, Università Balgrist, ha sottolineato come l'AM sia ormai arrivata in sala operatoria. In questa clinica, sono stati pianificati e realizzati con successo in 3D interventi su 100 pazienti, utilizzando guide personalizzate.

Progressi nella stampa 3D in odontoiatria

Sia nello studio dentistico che nel laboratorio odontotecnico, la tecnologia digitale si sta affermando rapidamente. Il forum "CAD/CAM e prototipazione rapida in odontoiatria" ha fornito in due giorni dodici interventi sullo stato attuale e le ultime novità. Emidio Marco Cennerilli, EGS S.r.l., ha illustrato le ultime tendenze in odontoiatria digitale e le tecnologie attualmente disponibili. Ha anche evidenziato come le più recenti tecnologie digitali possano ottimizzare la comunicazione tra dentista, paziente e laboratorio. Dr. Sascha Cramer, Clausbruch, Wieland Dental + Technik GmbH, ha confrontato le proprietà ottiche e meccaniche dei sistemi ceramici (vetroceramica Leuzit, vetrodisilicato di litio e zirconia translucida), che sono particolarmente adatti alla produzione digitale di restauri monolitici. La prima esperienza clinica con il sistema Replicate è stata presentata dalla Dr.ssa Anna Jacobi, dentisti Jacobi, Fendt & Colleghi. La presentazione ha spiegato il procedimento, evidenziando come l'impianto personalizzato del paziente venga pianificato e progettato sulla base di una scansione DVT e della situazione clinica digitalizzata prima dell'estrazione. L'impianto, con radice analoga e dotato di un abutment in zirconia personalizzato, viene inserito immediatamente dopo l'estrazione nel sito dentale esistente.

Novità da toccare con mano

Quest'anno, la Rapid.Tech ha offerto molte novità non solo nei forum specialistici, nella conferenza per utenti e nella giornata dei progettisti, ma anche nella hall della fiera. Ad esempio, EOS GmbH ha scelto la Rapid.Tech come palcoscenico per la prima mondiale del nuovo sistema metallico EOSINT M 290. "La nostra partecipazione alla fiera è stata molto positiva in passato. Per questo abbiamo deciso di presentare dal vivo la nuova macchina qui, e l'interesse ha superato le nostre aspettative", ha riferito Stephan Wein, responsabile vendite regionale di EOS. Gli espositori della Rapid.Tech hanno anche riscontrato una domanda crescente di macchinari in metallo. Tra questi, Frank Borkenhagen, Sales Manager Germany di Praxair Surface Technology GmbH, ha affermato: "I nostri polveri metallici per la spruzzatura termica possono essere in gran parte utilizzati anche per la sinterizzazione laser. Per questo abbiamo deciso di esporre per la prima volta alla Rapid.Tech. Abbiamo riscontrato grande interesse e siamo molto soddisfatti della partecipazione. Sono sicuro che anche nel 2015 esporremo di nuovo qui."