Produzione additiva

Esecuzione ordinata dei processi: strati omogenei, privi di pori e spaccature: Produzione additiva con efficacia ottimale

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Per la produzione generativa di componenti di costruzione esiste un vasta gamma di procedimenti. Il Laser-Cladding, denominato in tale contesto anche Laser Metal Deposition (LMD), sta acquisendo un’importanza sempre maggiore. Esso consente di creare forme e strutture in un’unica tappa di produzione, ovvero praticamente senza perdita di materiale, ritocco o usura degli utensili (near-net-shape manufacturing). Qui si applicano strati di materiali identici. Se il sistema di lavorazione viene programmato adeguatamente, è possibile generare un componente. Oltre agli acciai inossidabili, anche l'alluminio, il titanio e le superleghe sono sempre più utilizzati in questo settore, in quanto vengono utilizzati in turbine, fusoliere e ali nella costruzione di aerei.

Processo di produzione additiva - Panoramica

Lo strumento principale della produzione additiva è una testina di stampa mobile, dotata per lo più di un laser, di un ugello con polvere metallica o di un filo di alimentazione. Questa testina adatta alla stampa 3D viene portata sopra una piattaforma di costruzione, su cui va ad applicare la polvere metallica o il filo sciogliendoli in breve tempo con l'ausilio del raggio laser. Applicando il successivo strato di materiale una volta raffreddato quello sottostante, ecco che un po' alla volta viene costruito in modo generativo il componente desiderato, esattamente secondo lo schema di costruzione tridimensionale. Il principio tecnico equivale in fin dei conti a quello della saldatura a riporto, con la differenza che in questo caso non vengono generati strati piatti, bensì forme tridimensionali.

Vantaggi del laser a diodi

Il profilo del raggio "Top Hat" dei laser a diodi Laserline genera bagni di fusione molto uniformi, garantendo quindi un'esecuzione ordinata dei processi e portando alla creazione di rivestimenti omogenei e privi di spaccature. Uno degli approcci più promettenti per ottimizzare i processi di produzione consiste nell'integrare sorgenti a raggi laser nelle macchine utensili.

Esempi di impiego

Produzione additiva con filo di alimentazione

La produzione additiva (in inglese "Additive Manufacturing") è una tecnica di produzione ugualmente recente che permette di realizzare un componente applicando diversi strati di materiale. Inizialmente sviluppata per la creazione di prototipi, oggi la produzione additiva viene impiegata soprattutto per produrre componenti dalla geometria complessa in piccoli lotti compresi tra 1 e 1000. In questo campo essa risulta inoltre quasi sempre più economica rispetto ai metodi tradizionali.

Integrazione del laser nelle macchine utensili

Uno degli approcci più promettenti per ottimizzare i processi di produzione consiste nell'integrare sorgenti a raggi laser nelle macchine utensili. Ecco che i laser a diodi Laserline della serie LDM vengono ad esempio integrati in una fresatrice a cinque assi, rendendo possibile il passaggio tra lavorazione additiva e sottrattiva: il laser applica la polvere, mentre la testina della fresatrice si occupa della rifinitura asportando il materiale.

Il laser a diodi integrato depone la polvere su tutta la superficie e crea in tal modo l’ossatura del componente. La testina della fresatrice a valle lavora il pezzo generato mediante prelievo di materia unicamente nei punti necessari. L’alternanza flessibile tra la lavorazione al laser e quella con la fresatrice consente la rifinitura di segmenti non più accessibili una volta terminato il pezzo. Ora ciò consente una costruzione e una fabbricazione nell’ambito delle quali i sottoquadri o la creazione di contorni sporgenti senza struttura portante non rappresentano più un problema. Ciò apre la strada a nuove possibilità geometriche e di applicazione.

Additive__Manufacturing — Source: HG Laser

Applicazioni combinate

L'estrema versatilità dei laser a diodi Laserline offre ulteriori possibilità di utilizzo nel settore della produzione additiva, che vanno ben oltre la semplice alternanza tra applicazione della polvere (lavorazione additiva) e asportazione del materiale (lavorazione sottrattiva). I laser possono essere integrati per esempio in una fresatrice a dodici assi ed essere impiegati non solo per applicare la polvere, ma anche per eseguire operazioni di saldatura e tempra. A tale scopo, oltre al laser e all'ugello contenente polvere, vengono installati anche appositi ottici che possono essere attivati o disattivati a seconda del processo di lavorazione. In sostanza, tramite i processi di produzione additiva possono essere realizzati complessi processi di produzione sulla base di un’unica sorgente del fascio.

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