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Aidro stampa in 3D componenti idraulici per applicazioni finali

Il produttore italiano di componenti idraulici Aidro ha introdotto la manifattura additiva di metalli per creare una nuova generazione di soluzioni idrauliche. L’obiettivo dell’azienda è oltrepassare i limiti della produzione tradizionale, in particolare per elementi complessi come i manifold. Questa tecnologia, la cui introduzione è stata voluta fortemente dal CEO Valeria Tirelli, consente all’azienda varesina di ottenere tempi di esecuzione più rapidi e performance migliori grazie all’ottimizzazione dei canali interni.
Impiegando un nuovo approccio ingegneristico, Aidro è in grado progettare e stampare soluzioni personalizzate con geometrie complesse. Prodotti idraulici leggeri e compatti possono integrare più parti in una e l’AM si è dimostrata ideale in particolare per la produzione di piccoli quantitativi di parti per applicazioni specifiche.

Forte dei suoi oltre 35 anni di esperienza nel settore, Aidro vede nella produzione additiva l’ideale per il suo sviluppo futuro. Al fine di poter sfruttare i vantaggi dell’AM la compagnia sta progettando maifold in metallo stampati in 3D, realizzando prototipi nel giro di qualche ora.

aidro

La figura sopra mostra un manifold stampato in 3D in acciaio inossidabile. Si tratta di un esempio di come riprogettare un blocco idraulico tradizionale con un approccio di design diverso e innovativo. Collocando le valvole dove sono necessarie, queste possono essere collegate come lo si desidera. Inoltre i canali interni del blocco valvola sono ottimizzati per migliorare il flusso e risparmiare spazio, mentre le perdite potenziali sono eliminate dal momento che le perforazioni ausiliarie non sono più necessarie.

Costi e benefici “made in Aidro”

Non solo, Aidro ha realizzato altri casi di studio in cui analizza i vantaggi (e gli svantaggi) della stampa 3D paragonandola con i metodi di produzione tradizionali (formativi e sottrattivi).

Da una parte la produzione tradizionale: si inizia con un blocco di materiale e si rimuovono gli strati per ottenere la forma desiderata da lavorare in CNC. Il pezzo iniziale deriva da fusione o da una barra di metallo.  Dall’altra parte la produzione additiva. Il 3D printing si dimostra più economico per la realizzazione di piccoli volumi di componenti idraulici. Per quanto concerne la prototipazione, la stampa 3D consente di stampare diversi modelli dello stesso prototipo contemporaneamente.

In più, i processi sottrattivi possono richiedere fino a 30-60 giorni in caso di CNC da una barra di metallo o addirittura qualche mese (dai 6 ai 12 mesi) nel caso di fusione. Con il 3D printing invece, la stampa di componenti idraulici avviene nel giro di qualche giorno. Se le parti stampate necessitano di tooling, i tempi di esecuzione possono aumentare di 1-2 settimane.

I materiali dei prodotti oleodinamici devono essere dotati dell’adeguata forza e resistenza alla corrosione al fine di poter affrontare in maniera sicura le pressioni elevate, caratteristiche dei sistemi idraulici. I materiali più comuni che vengono utilizzati in genere sono acciaio al carbonio, acciaio inossidabile e alluminio. Il 3D printing è in grado di offrire una più vasta selezione di materiali con i medesimi processi di produzione. Pertanto, la scelta è tra acciaio inossidabile (AISI316L, 17-4PH), alluminio, titanio (Ti6Al4V), Inconel (625 or 718) o acciaio Maraging.

aidro

Nel corso di un altro test specifico, è stato riprogettato un manifold da stampare in 3D  al fine di avere un oggetto più leggero. La produzione additiva ha consentito una massiccia riduzione del materiale usato per la produzione e il peso finale della valvola risultava diminuito del  60%. Con l’aggiunta della cartuccia di riduzione della pressione, è stata creata una pressione operativa diretta riducendo le valvole in acciaio inossidabile, mentre, in genere, le valvole di riduzione della pressione standard sono in acciaio zincato. Inoltre, durante i test sulla pressione, la valvola stampata in 3D ha fornito i medesimi risultati delle valvole realizzate tradizionalmente.

Aidro e la stampa 3D in alluminio

Per testare la varietà di materiali offerti dalla produzione additiva, la valvola idraulica è stata stampata in 3D in acciaio inossidabile, alluminio e acciaio Maraging. Il primo materiale offre un’elevata resistenza alla corrosione ed è largamente impiegato per applicazioni speciali come  petrolio e gas e nel settore navale. L’alluminio è caratterizzato da un peso leggero e l’acciaio Maraging è noto per possedere una resistenza e una durezza superiori, senza perdere la malleabilità.

“Abbiamo visto che il vantaggio è che le leghe di alluminio sono leggere – forse le più leggere per le nostre applicazioni – con buone proprietà meccaniche,” spiega Valeria Tirelli, CEO di Aidro e grande sostenitrice dell’introduzione delle technologie additive nel know-how della società. “Infatti siamo riusciti a progettare e stampare hydraulic manifold che lavorano a 250 bar, come i normali manifold tradizionali. Inoltre, grazie ad un design molto accurato, accompagnato da studi FEM approfonditi, siamo riusciti a produrre hydraulic solutions che lavorano a pressioni ancora più alte. Nel settore hydraulics convenzionale si ritiene che l’Alluminio non sia adatto a pressioni alte, invece noi , grazie al AM e al nuovo approccio di design abbiamo ottenuto risultati molto interessanti.”

Aidro usa principalmente l’acciaio inossidabile e l’alluminio, in particolare l’Alsi10Mg, la più comune delle leghe di aluminio per la stampa 3D. Presto verrà introdotto anche l’F357 aluminum alloy (AlSi7Mg0.6) beryllium-free.

“Per l’alluminio stampato in 3D si punta soprattutto sull’ottimizzazione del peso, dice Valeria Tirelli. “Ad esempio abbiamo progettato un hydraulic manifold per una applicazione per attrezzature trasportabili a mano, in cui abbiamo raggiunto il 70% di riduzioni di peso rispetto al manifold tradizionale. Siamo comunque interessati a provare anche nuovi materiali, che i centri di ricerca stanno sviluppando.”

Giudicando dai progressi che l’azienda ha compiuto in un tempo relativamente breve, non vediamo l’ora di scoprire quali.

 

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