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Panorama AUTOMAZIONE OGGI 28 | NOVEMBRE-DICEMBRE 2022 AUTOMAZIONE OGGI 442 il valore di 400 milioni di dollari entro il 2030, 7 volte quello odierno. Potenzialità di mercato che hanno acceso l’interesse di aziende chi- miche che mai avevano guardato all’additivo, e che sempre più studiano le possibilità della stampa 3D in materiali ceramici, iniziando a offrire specifiche soluzioni, sviluppando nuovi materiali anche tramite partnership strategi- che. Situazione analoga nei compositi, con di- verse collaborazioni tra attori del settore, come per esempio la partnership tra Solvay e 9T Labs. Automazione in AM Determinante per l’adozione industriale dell’AM sarà il passaggio a un approccio più olistico all’intera catena del valore della fabbri- cazione additiva, fino a oggi spinta soprattutto dalle stampanti 3D. La sfida è incorporare l’AM in linee di produzione vere e proprie, con inte- grazione di sistemi di controllo e monitorag- gio per la corretta gestione delle tecnologie. Al contempo, devono aumentare prestazioni e qualità dei pezzi, con riduzione dei costi com- plessivi del processo additivo, con uno sforzo congiunto che guardi a tutte le componenti, inclusi software e sistemi di automazione. In particolare, l’automazione delle fasi del pro- cesso additivo sarà fondamentale per abbassare i costi per pezzo, laddove oggi è ancora troppo intenso il bisogno di manodopera nelle ope- razioni ripetitive, come spacchettamento dei pezzi, movimentazione e recupero delle polveri, rimozione dei supporti, passaggi che abbas- sano l’efficienza complessiva. Diversi sono sul mercato i progetti pilota per testare soluzioni di automazione sulle linee con uso di tecnologie AM: si va dalla progettazione delle parti alla pro- duzione del pezzo finitomediante combinazioni dedicate di software, hardware, robotica e AI, ga- rantendo inoltre l’interconnessione per l’integra- zione nella fabbrica digitale. Un esempio è dato dal consorzio fondato in Germania dal Ministero Federale dell'Istruzione e della Ricerca con EOS, che ha unito 15 partner industriali e della ricerca, col fine di ricoprire con i loro know-how ogni aspetto dell’automazione di una linea AM. Essenziali saranno, in particolare, il software e la raccolta dei dati lungo l’intero processo addi- tivo, per il controllo della qualità in tempo reale e lo sviluppo di algoritmi volti a incrementare l’efficienza. Laddove automazione richiede ri- petibilità, la piena libertà e le infinite variabili del processo additivo rischiano però di rendere più arduo il compito, per esempio nelle fasi di settaggio dei parametri macchina sulle singolari esigenze di design di ogni specifico lavoro, che richiedono competenze di operatori esperti. Il percorso potrebbe pertanto essere ancora lungo per giungere a macchine additive smart capaci di adattare dinamicamente i parametri in in- gresso allo spazio potenzialmente infinito della progettazione additiva e dei materiali. Corsa alla standardizzazione La standardizzazione è un altro fattore chiave per l’industrializzazione dell’AM. La mancanza di standard comuni, per una metodologia di produzione relativamente nuova e in fase di sviluppo, è un grosso limite per la diffusione dell’AM nell’industria. Su questo fronte sono in corso diversi progetti da parte dei comitati Astm e ISO e da vari gruppi di ricerca per garan- tire regole di sicurezza, affidabilità e ripetibilità delle tecnologie. Nello specifico, Astm e ISO collaborano alla definizione di standard relativi alla terminologia, ai metodi di prova, ai mate- riali, ai processi e alla progettazione, oltreché a tematiche afferenti l’ambiente, la sicurezza e la salute, essenziali per accelerare l’adozione dell’AM. Visto il rapido sviluppo del settore, Astm ha anche creato nel 2018 un AM Center of Excellence (CoE), che riunisce industria, isti- tuzioni e mondo accademico per ottimizzare lo sviluppo dei relativi standard. Sul fronte regolamentazione grande è anche il contributo degli studi e dei test forniti da uffici tecnici e ingegneri dei materiali delle aziende che già stampano parti in 3D per applicazioni in vari ambiti e settori industriali, producendo evidenze e documentazione che potranno guidare i lavori di standardizzazione. Qui, per inciso, la velocità di prototipazione e i tempi ri- dotti di iterazione garantiti dall’AM rispetto ad altre metodologie rappresentano un fattore che potrà abbreviare i lunghi tempi richiesti dal processo di regolamentazione. Tecnologie in metallo Nella terminologia definita dall’Astm sono 7 le tecnologie AM classificate, e ognuna combina un particolare tipo di fonte di energia, materiale e cinematica di macchina: Powder bed fusion (PBF), Binder jetting, Sheet lamination (SL), Di- rect energy deposition (DED), Material extru- sion, Material jetting e Stereolitografia. Delle prime 4, impiegate con i metalli, la PBF utilizza energia termica da una fonte (raggio laser o fascio di elettroni) per fondere o sinterizzare selettivamente regioni di un letto di polvere in materiali metallici o compositi metallo-ceramici. I limiti sono il costo del materiale e delle mac- chine, oltre a problemi legati a rimozione e rici- claggio della polvere in eccesso. A oggi è un tipo di tecnologia in mano ai maggiori produttori di macchine (EOS, GE Additive, Renishaw, SLM Solutions), che forniscono la soluzione come pacchetto chiuso. Qui rientrano processi come SLM (Selective Laser Melting), che implica appli- cazione in atmosfere protette, ed EBM (Electron Beam Melting), che necessita di camere sot- tovuoto per operare. Il Binder jetting impiega invece due materiali, un letto di polvere e un ‘binder’, un legante adesivo liquido che viene Fra i vantaggi offerti da questa tecnologia figura la facilità di produrre geometrie complesse, senza incremento di costi, impiegando materiale solo laddove serve, riducendo gli sprechi Fonte: Shutterstock