Il valore del mercato globale dei metalli si aggira intorno ai 600 miliardi di dollari l\u2019anno. Attualmente la diffusione della fabbricazione additiva in questo ambito \u00e8 ancora minima, ma la crescita rapida del settore dei metalli spinge a interrogarsi su quali saranno le opportunit\u00e0 offerte dall\u2019AM.<\/p>\n
di Andreas Langfeld<\/em><\/p>\n La lavorazione tradizionale dei metalli \u00e8 la base del know-how di ogni ingegnere, produttore e progettista. Tutti i settori, dalla formatura alla fusione, dall\u2019assemblaggio al taglio, ricorrono in qualche modo alla lavorazione dei metalli. Esistono ovviamente molti vantaggi nell\u2019impiego dei processi tradizionali. Ad esempio, nel caso della microfusione, gli ingegneri apprezzano la finitura ottimale delle superfici e la grande precisione in termini dimensionali, associate alla capacit\u00e0 di fondere quasi tutti i tipi di metallo. D\u2019altra parte, la microfusione \u00e8 un processo estremamente costoso, non adatto in caso di volumi ridotti e richiede una notevole quantit\u00e0 di manodopera. L\u2019elenco delle tecniche metallurgiche tradizionali pu\u00f2 continuare, e con esso anche l\u2019elenco dei vantaggi e dei rischi a esse associati. Tuttavia, in molti settori, le aziende stanno cercando di sostituire i processi tradizionali con tecnologie pi\u00f9 avanzate, con l\u2019obiettivo di promuovere l\u2019innovazione, migliorando al contempo la loro operativit\u00e0 e riducendo i costi. La fabbricazione additiva \u00e8 una di queste tecnologie.<\/p>\n Fabbricazione additiva: un business del valore di oltre 9,3 miliardi di dollari<\/strong> Nel 2016, vendute nel mondo pi\u00f9 di 1.000 macchine per l\u2019AM dei metalli<\/strong> Vantaggi e limiti del processo di fabbricazione additiva dei metalli<\/strong>
\nNel 2018, il valore globale del settore della fabbricazione additiva \u00e8 stato valutato oltre 9,3 miliardi di dollari (fonte pubblicazione SmarTech, 2018), con un rapido aumento previsto ogni anno. Per sua natura, la fabbricazione additiva \u00e8 una tecnologia che offre agli utenti un gran numero di vantaggi chiave. Essi possono infatti usufruire di una grande libert\u00e0 di progettazione, grazie alla rimozione dei tradizionali vincoli di progettazione; componenti che in precedenza erano impossibili da realizzare possono essere prodotti in modo semplice e a costi ridotti grazie all\u2019utilizzo di una stampante 3D.
\nAltri vantaggi includono la riduzione del peso e dei tempi di lavorazione e la garanzia di prestazioni migliori, e questo vale sia per la fabbricazione additiva in metallo sia per quella basata sulla termoplastica. L\u2019analisi eseguita da molti esperti ha rivelato che per specifiche applicazioni, la fabbricazione additiva dei metalli potrebbe aprire una nuova era nella produzione.
\nUn esempio di tutto questo \u00e8 GE, che ha rivelato che, grazie alla fabbricazione additiva, per la produzione dell\u2019alloggiamento di un iniettore di carburante di un razzo \u00e8 stato possibile passare da 150 parti a 2 sole parti e da un tempo di lavorazione di 9 mesi a 10 giorni.<\/p>\n
\nUn rapido sguardo alla crescita degli investimenti nella fabbricazione additiva in metallo evidenzia il potenziale di questo settore. Nel 2016, nel mondo sono state vendute oltre 1.000 macchine per la fabbricazione additiva dei metalli.
\nAziende come GE, UTC e Alcoa stanno investendo in maniera consistente nella tecnologia: rispettivamente 1.300, 75 e 60 milioni di dollari. Le previsioni attuali suggeriscono che il CAGR del settore \u00e8 in crescita del 47% ogni anno, con la prospettiva di raggiungere entro il 2026 un mercato di 7 miliardi di dollari (fonte Wholers 2017, SmarTech 2017). I mercati che guidano in maniera predominante l\u2019adozione di questa tecnologia sono quelli della lavorazione industriale e i settori automobilistico e aerospaziale.
\nTuttavia, per gli utenti finali che cercano di implementare questa nuova tecnologia all\u2019interno delle loro aziende, tale potenziale non ha alcun significato se non si comprendono a fondo pregi e limiti della tecnologia attualmente presente sul mercato.<\/p>\n
\nA livello generale, il panorama della fabbricazione additiva dei metalli \u00e8 dominato da quattro tecnologie principali. In primo luogo, la Powder Bed Fusing (PBF), il tipo di fabbricazione additiva dei metalli pi\u00f9 comune, resa possibile dal laser o dai fasci di elettroni, una soluzione che offre un\u2019elevata complessit\u00e0, precisione e riutilizzo dei materiali. In secondo luogo, la Direct Energy Deposition (DEC o DMD). Si tratta di una soluzione basata sui materiali sottoforma di polvere o filo, che offre elevata produttivit\u00e0, parti grandi e costi ridotti dei materiali.
\nLa tecnica del Powder Binding (BD) implica lo spruzzo di un legante su uno strato di metallo in polvere per formare una \u201cparte verde\u201d e in genere offre costi ridotti di macchinari e operazioni, oltre alla capacit\u00e0 di ottenere un\u2019elevata produttivit\u00e0.
\nInfine, la tecnica del Metal Jetting (MJ) implica la deposizione di gocce contenenti nanoparticelle in metallo da parte delle testine di stampa a getto di inchiostro e garantisce la produzione di parti di elevata qualit\u00e0.
\nTuttavia, oggi, tutte le tecnologie di fabbricazione additiva dei metalli presenti sul mercato presentano degli inconvenienti, che continuano a pesare sulla loro adozione. Il costo della maggior parte, se non di tutte le tecnologie citate in precedenza, \u00e8 incredibilmente alto, a partire dal costo di acquisto fino ad arrivare al costo per parte. Le tecnologie correnti richiedono manutenzione eccessiva e l\u2019uso di un ambiente inerte (basato sull\u2019azoto). Inoltre, le fasi di pre e post-lavorazione possono essere incredibilmente complesse.
\nNella fase di pre-lavorazione, gli utenti devono combattere con processi ad alte temperature, necessari durante la sinterizzazione a laser.
\nNella post-lavorazione, invece, spesso \u00e8 necessaria un\u2019eccessiva lavorazione a macchina per rimuovere l\u2019ancoraggio e le strutture interne.
\nOggi, il tempo necessario per la post-lavorazione pu\u00f2 essere uguale al tempo di stampa, per cui il tempo richiesto per ottenere la parte finale spesso \u00e8 raddoppiato (ci\u00f2 vuol dire che 40 ore per vassoio possono diventare 80 per ottenere le parti finali dopo la lavorazione a macchina). Vi sono, inoltre, dei rischi di sicurezza aggiuntivi da prendere in considerazione; le polveri di metallo spesso sono a rischio di esplosione e si incendiano facilmente, mentre laser o fasci di elettroni aggiungono ulteriori rischi per la sicurezza.<\/p>\n