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marzo 2018
I benefici economici in termini di materiali e approv-
vigionamenti sono notevoli. Per realizzare un’elica di
titanio con le tecniche tradizionali, un’azienda deve
acquistare una quantità di metallo 15 volte maggiore
rispetto a quella necessaria per il pezzo finito. Il resto è
scarto. Con la tecnica di produzione additiva, il rapporto
si avvicina alla parità: in pratica, la quantità di titanio
presente nel prodotto finito è pari a quella acquistata.
Ogni mese arrivano nuove macchine di stampa 3D,
nuovi tipi di resina, plastica e metalli, nuovi processi. A
livello mondiale si sono ormai consolidati almeno sette
diversi processi di additive manufacturing, che utiliz-
zano resina, plastica, fibra di carbonio e metallo. Un
fattore distintivo è la modalità di deposizione del mate-
riale nel dispositivo di stampa. Il laser sta conquistando
sempre più spazio in questo settore, come ‘strumento’
per solidificare le polveri nel processo di stampa 3D.
L’aerospace è già nel futuro.
Inizialmente i compo-
nenti stampati in 3D erano semplici sostituti di pezzi
prodotti con tradizionali processi di forgiatura. Un primo
esempio di evoluzione è quello realizzato dalle società di
manutenzione aerea, che hanno installato stampanti 3D
in alcuni grandi aeroporti per fabbricare pezzi specifici
da utilizzare per interventi urgenti di riparazione. Queste
aziende tengono a portata di mano archivi e librerie di
modelli 3D di diversi componenti, in modo da poter pro-
durre e installare qualunque pezzo in caso di necessità.
Questo approccio risulta molto più semplice ed econo-
mico rispetto alla gestione di un magazzino ricambi.
Ma il vero punto di forza della stampa 3D è la possibi-
lità di progettare e realizzare parti e prodotti completa-
mente nuovi. I progettisti possono letteralmente partire
da un foglio bianco e porsi una domanda: “In un mondo
perfetto, questo componente come dovrebbe essere?”.
Alcuni progettisti, ad esempio, stanno scoprendo che le
forme organiche, simili a quelle presenti in natura, sono
a volte più efficienti e idonee rispetto alle tipiche forme
industriali goffe e sgraziate del passato. Per sviluppare
fusoliere di aereo di nuova generazione, i ricercatori
hanno studiato il funzionamento dello scheletro dei
cigni. In condizioni normali questo modello organico
sarebbe impossibile da riprodurre, ma poiché la produ-
zione additiva non è limitata dai vincoli delle tecniche
di lavorazione tradizionali, oggi questo tipo di struttura
può essere realizzato.
I progettisti potranno inoltre disegnare una parte o
un sottosistema costituiti da un unico oggetto mono-
blocco, invece di realizzare diversi componenti che de-
vono essere successivamente assemblati. Utilizzando le
tecniche additive, i progettisti possono spingersi dove
nessun ingegnere CAD/CAM ha mai pensato di arrivare,
perché la gamma di topologie a disposizione di un pro-
gettista 3D è molto più ampia.
La questione dei materiali.
La domanda successiva è:
quale materiale è più adatto per realizzare un determi-
nato pezzo o prodotto? Le macchine hanno raggiunto
livelli di efficienza e precisione tali, ad esempio, da
poter applicare due strati di un materiale sui quali so-
vrapporre altri quattro strati di un materiale differente.
La possibilità di utilizzare diversi materiali in uno stesso
componente consente di ottenere proprietà particolari
di resistenza, peso, flessibilità e altro.
A questo scopo le aziende dovranno riprogettare i pro-
cessi di ingegneria dei materiali e definizione dei pro-
getti. Serve quindi un approccio completamente nuovo,
libero dai vincoli tradizionali di fabbricabilità e affidato
a sistemi di simulazione ed elaborazione assistite da
computer per individuare la soluzione migliore in base a
una serie di requisiti funzionali. Questo processo è detto
‘progettazione generativa in base alla funzione’.
Il nuovo approccio suggerito da Dassault Systèmes viene definito ‘progettazione generativa in base alla funzione’.