Ridefinire i modelli produttivi con la Large-Format Additive Manufacturing: un caso applicativo in ambito navale

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Con la crescente pressione sui produttori per ridurre i tempi di consegna, limitare gli sprechi di materiale e avvicinare la produzione ai mercati di riferimento, la stampa 3D automatizzata di grande formato si sta affermando come una tecnologia chiave per abilitare modelli produttivi più flessibili e resilienti. La Large-Format Additive Manufacturing (LFAM) consente di realizzare direttamente componenti complessi e di grandi dimensioni a partire da modelli digitali, trasformando il modo in cui vengono prodotti stampi e attrezzature. In molti casi, questa tecnologia permette persino di eliminare completamente la fase di realizzazione dello stampo, consentendo la produzione diretta del componente finale.

Con applicazioni che spaziano dalla cantieristica navale ai modelli di produzione distribuita basati su microfactory, la LFAM sta ridefinendo non solo il modo in cui si produce, ma anche il luogo in cui la produzione avviene. Questa evoluzione apre la strada a modelli manifatturieri più distribuiti, flessibili e reattivi, capaci di rispondere rapidamente alle esigenze del mercato e di rafforzare la resilienza delle catene di fornitura.

Un esempio in ambito navale

Un chiaro esempio di questa trasformazione si trova nel settore navale, dove la LFAM (Large Format Additive Manufacturing) è già utilizzata per realizzare strutture a grandezza reale. Recenti immagini del sistema Faber Navalis di CEAD, una soluzione dedicata e sviluppata per questa specifica applicazione, mostrano il sistema di stampa CEAD, equipaggiato con un robot Comau, mentre realizza strato dopo strato uno scafo monoblocco di 12 metri. Il processo, che richiede circa otto giorni, consente una significativa riduzione della manodopera necessaria e degli scarti di materiale rispetto ai metodi tradizionali di costruzione navale.

La tecnologia alla base dell’offerta LFAM di CEAD è la piattaforma Flexbot, un sistema di produzione modulare su scala industriale sviluppato attorno ai robot Comau ad alta capacità di carico. Flexbot integra diversi processi, tra cui la stampa di grande formato e la fresatura, all’interno di un’unica cella automatizzata, garantendo un flusso continuo del materiale, movimenti multiasse precisi e operazioni di finitura integrate.

La soluzione

I sistemi robotici Comau forniscono la precisione, la ripetibilità e l’affidabilità necessarie per una produzione LFAM stabile e pronta per l’industrializzazione, mentre l’ingegneria di sistema di CEAD assicura continuità strutturale e controllo del processo. La piattaforma è intrinsecamente scalabile e consente ai produttori di ampliare i volumi di costruzione, aggiungere nuove funzionalità o passare da celle autonome a micro fabbriche completamente integrate.

Dal punto di vista operativo, l’integrazione di Siemens Sinumerik Run MyRobot / Direct Control consente il controllo diretto del robot tramite CNC, sostituendo la programmazione robotica tradizionale. Il controllo basato su CNC rappresenta uno standard industriale consolidato, familiare agli operatori e più semplice da integrare negli impianti produttivi esistenti. In combinazione con i sistemi robotici Comau, ciò si traduce in una maggiore precisione delle traiettorie, un controllo del movimento più fluido e una migliore stabilità del processo, garantendo una qualità costante dei componenti e prestazioni produttive prevedibili e ripetibili.

La combinazione tra movimento robotico multiasse e stampa di compositi termoplastici mediante estrusione consente a Flexbot di realizzare geometrie complesse e strutture di grandi dimensioni che superano i limiti dei sistemi convenzionali. La piattaforma opera senza la necessità di una camera di costruzione dedicata, permettendo al robot Comau di lavorare in un ambiente aperto definito da specifici parametri di sicurezza, mantenendo al contempo un’elevata accuratezza di posizionamento lungo traiettorie particolarmente complesse.

Questa stessa tecnologia è già impiegata in micro fabbriche compatte automatizzate, dove la produzione avviene on-demand e vicino al punto di utilizzo.

Questi sistemi modulari consentono ai produttori di replicare capacità produttive avanzate in qualsiasi parte del mondo. Comau e CEAD stanno supportando i propri clienti nella transizione da modelli produttivi centralizzati e tradizionali a modelli di produzione distribuita, in grado di realizzare componenti grandi e complessi con tempi di consegna ridotti, un utilizzo ottimizzato dei materiali e una maggiore capacità di risposta alla domanda locale. Un esempio concreto è Haddy, a St. Petersburg, in Florida, dove otto sistemi Flexbot operano già su scala industriale.

Soluzioni LFAM per settori strategici

Sia CEAD sia Comau vantano una forte presenza negli Stati Uniti e supportano attivamente l’adozione industriale e la diffusione delle soluzioni LFAM in diversi settori strategici. CEAD ha installato oltre 250 macchine nel mondo e registra una forte crescita proprio negli Stati Uniti, dove consegna ogni anno diverse decine di sistemi, a testimonianza del passaggio verso modelli di produzione distribuita e flessibile resi possibili dalla LFAM.

La stampa di compositi termoplastici di grande formato presenta specifiche sfide tecniche: mantenere un flusso costante del materiale per lunghi periodi, garantire una gestione termica accurata per favorire l’adesione tra gli strati e preservare la stabilità strutturale all’aumentare delle dimensioni dei componenti. L’architettura integrata CEAD-Comau-Siemens gestisce contemporaneamente il movimento robotico e i parametri di estrusione, assicurando movimenti multiasse sincronizzati e una deposizione uniforme del materiale nel rispetto di tolleranze estremamente rigorose. Questa sincronizzazione è essenziale per ottenere risultati di elevata qualità e garantire la ripetibilità sia nei cicli produttivi brevi sia in quelli di lunga durata.

Un altro elemento distintivo della soluzione Flexbot è la flessibilità offerta dal robot Comau ad alta capacità di carico rispetto ai tradizionali sistemi a portale. Il suo ampio raggio d’azione e la cinematica multiasse consentono la realizzazione di geometrie complesse, comprese superfici curve e non planari. La stessa piattaforma robotica può inoltre eseguire operazioni di finitura sottrattiva attraverso utensili di fresatura integrati, garantendo che le superfici critiche rispettino i requisiti dimensionali e qualitativi senza la necessità di spostare il componente. Il risultato è un sistema produttivo a ciclo chiuso che combina processi additivi e sottrattivi all’interno di un’unica architettura.

La solida collaborazione tra CEAD e Comau, leader nei rispettivi settori, sta aiutando gli utilizzatori finali ad adottare la LFAM come valida alternativa ai processi produttivi convenzionali.

Questo cambiamento è significativo: riduce il lavoro manuale, aumenta ripetibilità e precisione e consente una produzione on-demand a livello globale. Poiché le micro fabbriche decentralizzano la produzione mantenendo elevati standard di qualità e uniformità, la LFAM contribuisce anche ad affrontare sfide strutturali e di supply chain. I file digitali di progettazione possono essere condivisi tra diverse micro fabbriche, garantendo che lo stesso componente possa essere prodotto esattamente quando e dove necessario.

In definitiva, la rilevanza industriale della manifattura additiva di grande formato risiede nella capacità di offrire soluzioni complete e orientate alle applicazioni reali. Attraverso lo sviluppo di piattaforme configurabili e allineate alle esigenze concrete della produzione, CEAD e Comau stanno trasformando la robotica avanzata e la tecnologia LFAM in modelli produttivi scalabili che colmano il divario tra innovazione e industrializzazione. Il risultato è un paradigma produttivo più flessibile, capace di aumentare l’efficienza, supportare la produzione localizzata e ampliare la libertà progettuale in numerosi settori industriali.

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