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Far funzionare AM dalla parte dei materiali

Carpenter Additive è l'ultimo gigante dei materiali che si avventura nell'AM. Abbiamo parlato con il vicepresidente dell'azienda Ben Ferrar per saperne di più

Questa intervista con Carpenter Additive è stata originariamente pubblicata nell’eBook 3dpbm AM Focus sui servizi di stampa 3D.

Con oltre 130 anni di esperienza nelle leghe speciali, non è stata una sorpresa quando Carpenter Technology ha espresso interesse per la produzione additiva. A quel tempo, la profonda conoscenza dell’azienda dei materiali metallici la posizionava strategicamente per far avanzare la produzione additiva e risolvere le sfide esistenti relative a materiali e processi.

Oggi, Carpenter Technology gestisce una divisione dedicata all’AM, Carpenter Additive, che offre ai clienti dei segmenti aerospaziale, medico, dei trasporti, dell’energia e industriale un servizio di produzione AM end-to-end. Considerando questo servizio e l’interessante traiettoria dell’azienda (in particolare l’acquisizione dei principali fornitori di materiali AM in metallo Puris LLC e LPW Technology Ltd. negli ultimi anni), volevamo saperne di più sull’offerta di Carpenter Additive e su come vede il suo servizio all’interno del più ampio mercato AM. Ben Ferrar, Vice President e General Manager di Carpenter Additive, ha fornito alcune informazioni chiave sull’organizzazione del servizio AM industriale e una prospettiva per il futuro dell’industrializzazione AM.

Un mezzo per un end-to-end

L’offerta di servizi di fornitura di polveri di Carpenter Additive fa parte di una più ampia divisione AM e offre la produzione di metalli end-to-end a una vasta gamma di clienti. L’azienda ha una forte attenzione ai processi PBF in metallo, scegliendo di offrire una selezione di processi e macchine per soddisfare le esigenze di varie applicazioni.

Intervista a Ben Ferrar Additive Carpenter
Ben Ferrar, VP e Direttore generale di
Carpenter Additive

Un punto particolarmente interessante sollevato all’inizio della discussione con Ferrar è che il servizio di produzione additiva di Carpenter non è l’obiettivo finale dell’azienda. Piuttosto, è un modo efficace per Carpenter di indagare sulla tecnologia, per capire i dettagli dei processi AM.

“Per comprendere e innovare veramente nello spazio AM, dobbiamo comprendere e caratterizzare appieno le tecnologie”, ha affermato. “Per essere in grado di farlo, dobbiamo realizzare parti utilizzando molti materiali e tipi diversi di macchine per la produzione e l’ispezione, inclusi gli scanner CT, per comprendere veramente le complessità della tecnologia. Non vogliamo solo essere una società di servizi di stampa, ma dobbiamo fare un po’ di stampa per essere in grado di sviluppare le tecnologie che faranno parte del nostro futuro”.

Il futuro di Carpenter Additive è ancora da determinare e Ferrar aggiunge che potrebbe essere in “materiali, caratterizzazione dei materiali o persino qualificazione”. La questione chiave è che Carpenter Additive riconosce come il vero valore dell’AM sia nelle applicazioni, con un rapporto di circa 10: 1 rispetto al costo dei materiali utilizzati. “Questo è con la tecnologia odierna e include tutte le build fallite e le complessità di un processo ad alta intensità di lavoro manuale”. Ottenendo una maggiore ripetibilità e una maggiore produttività, Carpenter Additive si aspetta che questo rapporto possa scendere a 5: 1 e persino a 3: 1. Ciò significherebbe molto più consumo di materiale, il che è sicuramente un vantaggio, soprattutto se sei un’azienda di materiali.

“Questa è una tecnologia davvero complessa e ci siamo dati le migliori possibilità di essere in grado di capirla veramente. Dal nostro punto di vista aziendale, la nostra offerta di servizi fa ancora parte delle prime fasi della tecnologia: ci consentirà di imparare e capire cosa avrà successo in futuro “.

Costruire sui materiali

I materiali principali che Carpenter Additive offre attraverso il suo servizio sono i metalli a base di nichel e titanio, ma l’azienda lavora molto anche con gli acciai tradizionali. Come servizio, l’azienda utilizza le proprie polveri metalliche, che vengono prodotte negli stabilimenti di tutto il mondo. In Svezia, ad esempio, Carpenter Technology dispone di un impianto di atomizzazione delle polveri incentrato sugli acciai; a Pittsburgh un sito è dedicato alla produzione di polveri di nichel; e in Alabama gestisce uno stabilimento per leghe di cobalto e nichel, nonché acciai di alto valore.

“Ciò che significa”, sottolinea Ferrar, “è che con tutte le tecnologie e le capacità di produzione dei materiali, abbiamo una forte esperienza sull’aspetto delle prestazioni”.

“Per comprendere e innovare veramente nello spazio AM, dobbiamo comprendere e caratterizzare appieno le tecnologie”.Ben Ferrar

In Carpenter, i materiali sono intesi come la chiave per aumentare la produzione additiva per la produzione industriale in serie. Conoscere le proprietà e la caratterizzazione delle polveri metalliche AM, nonché il modo in cui sono influenzate dai parametri di processo, è una parte vitale per stabilire l’AM come processo affidabile.

“Tutto torna ai materiali: comprensione della convalida e dei dati”, afferma Ferrar. “Una parte enorme del costo della produzione additiva è la verifica delle parti. Poiché si tratta di una tecnologia abbastanza nuova, ci sentiamo di dover controllare molto più di quanto sia probabilmente necessario. Tra 10 anni, saremo in grado di eseguire un certo numero di test su una parte stampata e avremo i dati che ci stanno dietro per sapere se abbiamo davvero un problema o meno.

“Nei test di oggi, ci sono così tante situazioni in cui i risultati del pezzo tornano e non è del tutto conforme alle specifiche. Anche se tutti gli ingegneri attorno al tavolo potrebbero dire che sono sicuri al 99% che andrà bene, dobbiamo comunque ricostruire la parte. Per ovviare a questo, dovremo impiegare tecniche per poter estrarre i dati per supportare quel tipo di processo decisionale, perché ci sono troppe variabili con AM in questo momento”.

Ferrar elabora con un esempio di qualche tempo fa: “Abbiamo un’azienda con cui stavamo lavorando su componenti automobilistici in alluminio. Le parti stavano uscendo e le specifiche erano state fissate a una densità del 99,5%. Stavamo raggiungendo il 99,3% con le parti stampate, quindi abbiamo dovuto dire al cliente che le parti erano state rifiutate. Abbiamo quindi chiesto loro quale fosse lo standard che si aspettavano per il casting e hanno detto che era intorno al 96%. Alla fine questo potrebbe essere additivo”.

La fabbrica di 100 macchine

In qualità di fornitore di servizi AM, Carpenter sa che i materiali sono solo una parte dell’equazione: anche l’hardware è una parte fondamentale nella realizzazione dell’industrializzazione dell’AM. E mentre Ferrar riconosce gli incredibili passi avanti che l’industria ha compiuto rispetto all’AM in metallo a base di polvere, pensa anche che le macchine utilizzate in un futuro industrializzato potrebbero sembrare un po’ diverse.

 

L’idea alla fine è di eliminare molte congetture dalla stampa per rendere più facile per le persone stampare e impostare parametri diversi. Ma quanto lontano devono andare le macchine prima di avere una struttura con 100 macchine in funzione e una sola persona che le aziona? “Non so se ciò che pensiamo come capacità di 100 macchine sarà di fatto 100 macchine in futuro”, afferma. “C’è ancora un passaggio tecnologico e stiamo lavorando con alcune persone che stanno sviluppando tecnologie in cui non sarà necessario disporre di 100 macchine per ottenere la stessa produttività”.

Attualmente, Carpenter dispone di 16 macchine per la produzione additiva installate in tutto il mondo, sulle quali può lavorare da 10 a 15 materiali in qualsiasi momento. Questi sono supportati da un processo end-to-end, costituito da sistemi di atomizzazione per la produzione di polveri metalliche, sistemi di trattamento termico, scansione TC e lavorazione. L’azienda dispone inoltre di un sofisticato sistema di gestione delle polveri a circuito chiuso per il trasporto e il ripristino della polvere metallica.

Carpenter sta anche lavorando per far avanzare un sistema software per questa catena di processo, che raccoglie e tiene traccia dei dati sui materiali e altro ancora. La piattaforma software è remota, il che significa che gli utenti possono accedere ovunque e accedere ai dati del materiale di Carpenter per vedere come si è comportato il materiale su sistemi specifici e con parametri specifici.

Una nuova spinta per AM

In termini di base di clienti, Carpenter Additive ha registrato alcuni cambiamenti interessanti, soprattutto negli ultimi mesi a causa del COVID-19.

“Sei mesi fa, l’aerospaziale era uno dei mercati chiave. Quello che stiamo vedendo ora e verso cui ci stiamo orientando sono più clienti nel settore della difesa e dello spazio industriale”, ha affermato Ferrar. “In realtà stiamo anche vedendo che la spinta alla liquidità si traduce in più applicazioni industriali in questo momento. Le persone cercano di ridurre i tempi di consegna e le scorte per migliorare in modo significativo il flusso di cassa. Anche le aziende industriali stanno iniziando a vedere una proposta di valore diversa per AM. In effetti, stiamo iniziando a sviluppare alcuni processi e tecnologie per aumentare la velocità in modo significativo con determinati materiali in modo da essere in grado di produrre parti per applicazioni industriali e petrolifere”.

In altre parole, Carpenter Additive, e il resto del settore AM, prevede ulteriori investimenti in AM ora che molte industrie stanno cercando di semplificare le loro operazioni e tagliare i costi. “Laddove tutti cercano liquidità, è una buona opportunità per impiegare la produzione additiva”, ha aggiunto. “Soprattutto non facendo l’enorme investimento in conto capitale per portare le macchine in-house, ma per fare affidamento su partner di assistenza per supportare le attività di sviluppo e produrre per loro”.

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Andrea Gambini

Mi piace leggere e scrivere da sempre. Ho iniziato a lavorare in redazione come giornalista sportivo nel 2008, poi la passione per il giornalismo e per il mondo della comunicazione in generale, mi ha permesso di ampliare notevolmente i miei interessi, arrivando negli anni a collaborare con le più svariate testate giornalistiche online. Mi sono poi avvicinato alla stampa 3D, colpito dalle grandissime potenzialità di questa nuova tecnologia, che giorno dopo giorno mi hanno spinto a informarmi sempre più su quella che considero una vera rivoluzione che si farà presto sentire in tantissimi campi della nostra vita quotidiana.

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