La modellazione del processo migliora la produzione
La stampa tridimensionale elimina il bisogno di avere stampi e matrici, riducendo così lo spreco di materiale che si verifica nella post lavorazione e minimizzando in tal modo tempi e costi associati. Il processo MLLDMD (Multiple layer laser direct metal deposition) è una tecnica di stampa tridimensionale laser usata per creare componenti metallici con polveri o aggiungendo strati a pezzi già esistenti. Malgrado il grande potenziale, l'imprevedibilità dei processi di stampa tridimensionale spesso danno origine a prodotti con una finitura di bassa qualità, difetti interni ed elevate tensioni residue. Questo limita il loro utilizzo in settori quali l'industria aerospaziale che hanno delle tolleranze molto strette e procedure di certificazione rigide. I ricercatori sperano di superare queste limitazioni mediante lo sviluppo di un nuovo modello di processo completo su un computer desktop nell'ambito del progetto INLADE ("Integrated numerical modelling of laser additive processes") volto ad attirare nuove aziende. Il processo MLLDMD si affida allo spruzzo di polvere da un ugello in un bagno fuso a induzione laser che si muove e che solidifica a formare il componente o lo strato superficiale. Si tratta di un processo molto complesso che coinvolge cambiamenti multipli di fase dalla polvere alla fusione alla solidificazione, con flussi di calore e massa variabili. INLADE ha prodotto il primo modello completo pubblicato su un computer desktop che ha trattato il processo completo, da dentro l'ugello di deposito fino al deposito finale. I ricercatori sono riusciti a integrare senza soluzione di continuità diverse procedure FORTRAN che descrivono i singoli processi. I risultati sperimentali su parti di acciaio hanno permesso la verifica delle prestazioni del modello. Il modello è in grado di simulare in modo preciso la geometria della parte usando i parametri iniziali del processo mediante il calcolo delle tensioni residue e delle distribuzioni di fase. Un impegnativo lavoro di progettazione ha garantito l'utilizzo efficiente delle risorse informatiche e il calcolo parallello per l'esecuzione su un computer desktop. Conferenze e seminari, sia industriali che accademici, dovrebbero garantire che una ulteriore innovazione e la successiva commercializzazione non tardino a seguire. Con il potente strumento di modellazione creato da INLADE nelle loro mani, i produttori saranno in grado di fornire in modo affidabile parti di prim'ordine al settore aerospaziale. L'apertura di nuovi mercati per le applicazioni di stampa tridimensionale laser aumenterà la competitività del settore manifatturiero che forma un pilastro importante dell'economia UE.
Parole chiave
Stampa 3D, laser, polvere, ugello, computer desktop, modello
