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Industria spaziale e stampanti 3D: quattro case history di successo

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I prezzi più bassi spingono la diffusione anche in piccole aziende e organizzazioni. E l’innovazione nella scienza dei materiali consente lo sviluppo di progetti e applicazioni crescenti. Ecco alcuni esempi progettuali

Pubblicato il 27 Gen 2023

Formlabs - 3D printing in Aerospace 1

Le stampanti 3D sono uno strumento tecnologico sempre più cruciale per l’industria aerospaziale. E lo sono da decenni ormai. Ma hanno sempre avuto costi proibitivi per la maggior parte delle organizzazioni, a eccezione di quelle più grandi e più ricche. Negli ultimi 10 anni, c’è stata però una drastica diminuzione del prezzo delle stampanti 3D ad alte prestazioni, con un’innovazione nella scienza dei materiali che consentono nuove applicazioni. 

Con un prezzo accessibile, le stampanti 3D possono ora essere utilizzate da organizzazioni più piccole e in nuove succursali di quelle grandi, rendendo la cosiddetta “tecnologia additiva” accessibile a più utenti. È il caso delle stampanti 3D dell’azienda americana Formlabs (fondata nel 2011 e oggi con 10 sedi nel mondo), che consentono a più ingegneri e ricercatori aerospaziali di ampliare i confini del loro campo di studio. Per capire come, ecco quattro case history in cui la stampa 3D sta alimentando l’innovazione nel settore aerospaziale, dalla progettazione alla produzione.

Utili per produrre indicazioni delle vie di fuga

Lufthansa Technik Ag è uno dei più grandi fornitori di servizi di manutenzione, riparazione e revisione nel settore dell’aviazione. Dal 2018, una divisione che coinvolge più dipartimenti aziendali si occupa di studiare e sviluppare diversi processi di stampa 3D per realizzare tanto prodotti per aeromobili, quanto strumenti e dispositivi per la produzione interna. I principali clienti sono Airbus e Boeing.

Uno dei prodotti di Lufthansa Technik realizzati con il supporto della stampa 3D è GuideU, ovvero un sistema di indicazione delle vie di fuga per l’interno degli aerei. Queste innovative guide da pavimento sono dotate di pigmenti di natura fotoluminescente, in grado di caricarsi con la normale luce di bordo e continuare a funzionare anche in caso di blackout. Applicate lungo le file di sedili, possono indicare le vie di fuga in situazioni di emergenza.

Da novembre 2021, questo sistema brevettato viene prodotto in-house ad Amburgo, Germania. Per realizzare le GuideU, il team di Lufthansa Technik utilizza supporti di produzione stampati in 3D. Dopo aver provato diversi metodi, si è deciso di utilizzare la stampa 3D stereolitografica (Sla) per realizzare un ugello che sarebbe poi stato usato nel processo di fabbricazione come componente per la creazione di attrezzature.

L’ugello è stato prodotto su una stampante 3D Sla di Formlabs Form 3L, in collaborazione con il partner Formlabs myprintoo. La piattaforma di stampa di grandi dimensioni della Form 3L ha permesso di realizzare 72 parti in un singolo ciclo di stampa.

Una volta stampati, gli ugelli possono essere usati nel processo di produzione delle guide luminose GuideU senza ulteriori passaggi oltre alla post-elaborazione standard.

Sono stati testati diversi materiali Formlabs, ma alla fine la scelta è ricaduta sulla Clear Resin: oltre a offrire la stabilità e la finitura superficiale necessarie, permette a Lufthansa Technik di ottimizzare continuamente il proprio processo di produzione.

Test della Nasa su parti stampate in 3D nello Spazio

I ricercatori della Nasa stanno esaminando le prestazioni di parti stampante con la tecnologia Sla galvanizzate nello Spazio. Gli ingegneri del Goddard Space Flight Center della Nasa hanno progettato parti che sono state stampate in 3D su stampanti Formlabs, galvanizzate e inviate nello Spazio a bordo di una missione dei servizi di rifornimento commerciale SpaceX (Crs-25) dell’estate 2022 alla Stazione Spaziale Internazionale (Iss).

Utilizzando la piattaforma di analisi Materials International Space Station Experiment (Misse-16) di Alpha Space, posta all’esterno della Iss, i campioni saranno esposti all’ambiente esterno alla Stazione spaziale, prima di essere riportati sulla Terra per ulteriori test.

I risultati ottenuti dall’esposizione dei campioni potrebbero fornire informazioni utili alla Nasa, ed eventualmente ad altre aziende del settore aerospaziale, su come includere la produzione additiva in eventuali progetti futuri di produzione.

L’ideale per ottimizzare i tempi di produzione

A&M Tool and Design produce parti e macchine personalizzate per l’aerospaziale, l’ottica e la robotica. Il laboratorio si è modernizzato nel corso degli anni per introdurre una gamma di nuove attrezzature, tra cui la stampa 3D, oltre alle tecnologie tradizionali e alle soluzioni adattate. Ryan Little, ingegnere meccanico di A&M Tool, ha iniziato a valutare quale stampante 3D si adattasse meglio alle loro esigenze e ha selezionato le stampanti 3D di Formlabs.

La stampa 3D consente a Little e al suo team di realizzare parti molto più velocemente e di sfruttare tutte le ore del giorno, impostando le stampe in modo che siano eseguite durante la notte e, quindi, utilizzando le parti il giorno successivo. La stampa è particolarmente utile per quelle geometrie che, se prodotte con una macchina Cnc, sarebbero costose e richiederebbero molto tempo.

Vantaggiose anche per i componenti di antenne

Elliptika è specializzata nella progettazione e nello sviluppo di prodotti e soluzioni in radiofrequenza (Rf) e microonde. L’azienda progetta filtri e antenne personalizzati che sono utilizzati per la ricerca e lo sviluppo nel settore automobilistico, della Difesa, della medicina e dell’istruzione. I progettisti di radiofrequenze Gwendal Cochet e Alexandre Manchec avevano l’esigenza di realizzare geometrie complesse, mantenendo i costi bassi e consegnando rapidamente i progetti. Per raggiungere questi parametri rigorosi, hanno imparato a guardare oltre le tradizionali tecniche di produzione.

Il team di Elliptika ha lavorato con diversi processi di produzione additiva e ha scoperto che la stampa 3D stereolitografica (Sla) è la soluzione migliore per la galvanostegia grazie alle superfici lisce delle parti stampate. “Dopo aver stampato in 3D la parte, dobbiamo rimuovere il supporto, pulirne la superficie e polimerizzarla. Quindi la parte stampata viene sottoposta a un processo chimico per aggiungere uno strato sottile (circa 3 µm) di rame. Infine, la parte può ricevere una finitura superficiale, ad esempio, uno strato più spesso di stagno”, ha spiegato Cochet.

Con le tecniche di produzione tradizionali, la fabbricazione di un’antenna potrebbe richiedere fino a tre mesi. “Con la stampa 3D interna, abbiamo parti funzionanti in due giorni. Un giorno per la stampa, un giorno per la placcatura e funziona. Quindi è molto, molto più breve”, ha aggiunto.

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