Powder bed fusion DMLS/SLM – La tecnologia scelta da Zare per produrre nei settori critici

La stampa 3D dei metalli

Nata per scopi prototipali negli anni duemila la stampa 3D dei metalli si è sempre più consolidata come vera e propria tecnologia produttiva adatta a realizzare parti pronte per l’uso definitivo.
Ad oggi è molto frequente imbattersi nel termine di “manifattura additiva” ad indicare che le tecnologie di stampa 3D industriale siano ormai riconosciute come mature ed adatte per lavorare al fianco – a volte in sostituzione - delle tecnologie tradizionali, soprattutto nei settori più critici come l’industria aerospaziale, l’automotive e il medicale.

Banco motore realizzato con la tecnologia DMLS/SLM

Le tecnologie di produzione tradizionali sono ben consolidate nel mondo della manifattura e consentono grandi produzioni in termini di quantità; tuttavia pongono alcuni limiti, legati soprattutto al design, che la manifattura additiva è in grado di superare non solo in ambito prototipale, ma anche per ciò che concerne pre-serie e piccoli lotti, con possibilità praticamente illimitate. L’additive manufacturing definisce così un nuovo paradigma produttivo e un nuovo modo di concepire il design dei componenti industriali.


Le principali tecnologie di stampa 3D dei metalli

Sul mercato sono presenti principalmente 4 tecnologie adatte alla manifattura additiva dei metalli: MBJ (Metal Binder Jetting) , DED (Direct Energy Deposition), DMLS / SLM (Direct Metal Laser Sintering / Selective Laser Melting) ed EBM (Electronic Beam Melting).

Tecnologie a confronto

Con la tecnologia MBJ (Metal Binder Jetting) la polvere di metallo viene unita con un collante (binder) per poi subire un trattamento di debinding e la sinterizzazione in forno specifico. La tecnologia promette una buona produttività, ma i manufatti peccano per densità e proprietà meccaniche, rendendola poco adatta a componenti di grandi dimensioni e critici.

Con la tecnologia EBM (Electron Beam Melting) iniziamo ad introdurre processi molto affini alla saldatura tramite laser. L’EBM promette buoni risultati su componenti complessi ed una buona produttività peccando per ciò che concerne la qualità superficiale.

La tecnologia DED (Direct Energy Deposition) è caratterizzata da una altissima velocità e dalla possibilità di lavorare anche su dimensioni considerevoli. Tutto questa prestazione paga un prezzo in termini di complessità riproducibili e soprattutto in una scarsa qualità superficiale.

La tecnologia DMLS condivide con la EBM la necessità di un forte investimento iniziale ma è considerata la tecnologia più appropriata quando è necessario un alto dettaglio superficiale, quando si lavora su elementi molto complessi e soprattutto quando sono necessarie alte densità e certificate proprietà meccaniche.

I settori critici e la scelta tecnologica di Zare

Zare ha acquisito il primo impianto di produzione DMLS / SLM nel 2014 come conseguenza dell’analisi effettuata incrociando le caratteristiche tecnologiche con le necessità dei clienti che operano nei settori in cui aveva obiettivo di collocarsi.

I vantaggi nell’utilizzo di una produzione additiva si presentano maggiormente quando il progetto deve essere contemporaneamente LEGGERO, COMPLESSO e PERSONALIZZATO. I settori in cui questi aspetti sono maggiormente rilevanti sono l’AEROSPAZIO, IL MOTORSPORT ed il BIOMEDICALE.

DMLS/SLM: il maggiore vantaggio

Le aziende che operano in questi settori sono storicamente abituate all’utilizzo di specifici materiali dal comportamento noto e sono abituati ad una qualità, sia superficiale che generale in termini di cura e dettaglio del manufatto, impeccabile.

Questi sono stati i motivi che hanno portato ZARE a scegliere, fin dalle prime lavorazioni, la tecnologia DMLS / SLM.
A seguire ZARE ha continuato gli investimenti in tale, coerente, direzione per costruire uno tra i parchi macchine DMLS più importanti d’Europa e tra i pochissimi ad annoverare una Concept Laser X-Line 2000R®, la macchina con la camera di lavoro più grande del mondo.


I materiali per la stampa 3d dei metalli ed i settori di riferimento

DMLS/SLM - Additive Manufacturing metalli

I clienti che operano in settori critici hanno valori di riferimento, consolidati nel tempo, per ciò che concerne i materiali utilizzati nei progetti.

L’additivo metallo ha ancora molti aspetti sperimentali soprattutto per quanto riguarda lo sviluppo di parametri e modalità di produttive che possano garantire il risultato a cui il progettista è abituato.

La tecnologia sinterizzazione laser dei metalli permette un’elevata complessità degli oggetti prodotti e garantisce elevate proprietà meccaniche.

Queste caratteristiche hanno spinto i produttori di polveri ad atomizzare una vasta gamma di materiali come l’alluminio e il titanio, con le diverse leghe e tipologie, perfetti per produrre componenti resistenti e leggeri, oppure materiali che garantiscono resistenza alla corrosione, data da agenti chimici o ambientali, come ad esempio, gli acciai o le leghe di nichel.

Quelli che seguono sono alcuni dei materiali utilizzati quotidianamente da Zare negli stabilimenti produttivi ed i relativi settori per cui vi è un consistente utilizzo.

Tabella materiali e settori di riferimento

Solo un processo ripetibile può garantire un risultato industriale

La ripetibilità è requisito fondamentale di una produzione sia efficiente che efficace.

Per questo motivo la tecnologia DMLS / SLM si dimostra una scelta appropriata all’ ambito industriale. Tuttavia è altrettanto fondamentale gestire l’interazione fra tecnologia, materiale e processo: valutata la specifica destinazione d’uso dell’oggetto da produrre è necessario trovare la migliore combinazione di tecnologia e materiale curando l’intero processo dalla selezione della polvere di metallo, alla messa in macchina fino alle fasi di controllo e finitura.

Provini

Per sfruttare appieno le possibilità offerte dall’additive manufacturing dei metalli e per trovare l’approccio più adatto al singolo progetto, l’Additive Team di Zare mette a disposizione l’esperienza che ha consolidato utilizzando le tecnologie additive e i materiali ad alte prestazioni per la produzione di elementi critici: un know-how che consente di ottenere il massimo dalla tecnologia additiva in ambito produttivo.