La ripetibilità nella stampa 3D è a portata di mano

Sebbene la sede dell’azienda sia vicino a Monaco di Baviera, EOS si sente a casa nella sede dell’AMTC 2021 ad Aquisgrana. Il leader di mercato per i sistemi PBF in metallo e polimeri sta lavorando duramente per migliorare costantemente la ripetibilità in AM e la riproducibilità della produzione additiva. Questo è l’argomento che il Senior Vice President EMEA di EOS Markus Glasser ha discusso durante un panel intitolato “Reproducibility: Success Factors in Scaling Up”, quando, insieme a René Kreissl di Trumpf, Head of Business Unit Additive Manufacturing, e rappresentanti di ASTM, TÜV SÜD e Linde , ha affrontato lo stato attuale, i progressi e ciò che deve essere accelerato in futuro per migliorare ulteriormente l’obiettivo della stabilità del processo.

Abbiamo incontrato Mr. Glasser prima della discussione per avere alcune informazioni su questo sforzo e in generale sulla sua visione della strategia di Oerlikon per aiutare ad aumentare l’adozione di AM attraverso investimenti e partnership con i settori accademico e istituzionale.

Glasser conferma che la conferenza AMTC è un luogo ideale per incontrare colleghi e partner di persona, scambiare informazioni di prima mano, fare rete e affrontare insieme alcuni argomenti chiave, come il problema sempre più urgente della ripetibilità delle parti. Il consenso è che tutti qui vogliono portare questa tecnologia per essere utilizzata sempre di più per le applicazioni di produzione in serie. E si affidano a EOS per fornirlo in termini di capacità di processo e flusso di lavoro. Ma l’azienda non può farcela da sola.

“In qualità di puro fornitore di tecnologia AM – ha spiegato Glasser – abbiamo bisogno di molte risorse per affrontare questioni come ripetibilità, producibilità, sostenibilità e automazione. Il sostegno del governo è necessario per continuare ad avanzare e scalare”.

Il passo successivo è, ovviamente, l’istruzione. Mr. Glasser pensa che ci sia più know-how AM ora disponibile nel mondo accademico, ma la maggior parte delle istituzioni non è ancora a un livello in cui tutti capiscano come progettare parti prodotte in modo additivo. Proprio come il Prof. Süß, pensa che dobbiamo lavorare su come integrare classi interamente dedicate alla produzione additiva.

Da uno a molti

La ripetibilità delle parti è una sfida su cui anche EOS deve lavorare direttamente, ma ci sono molti modi per farlo. “Ci sono diversi aspetti da considerare per ottenere la ripetibilità”, ha spiegato Glasser: “Uno è che dovremmo eliminare la complessità e pensare in soluzioni industriali. che devono svilupparsi lungo l’intera catena del valore. Quindi vendiamo l’intera soluzione, con la macchina AM che ne fa parte. Concentrandosi sulle giuste soluzioni industriali, la complessità viene ridotta, il che contribuisce ulteriormente a migliorare la riproducibilità”. Ad esempio, Glasser mi sta mostrando l’elegante paio di occhiali stampati in 3D che indossa. “Quindi, abbiamo bisogno di più applicazioni e più utilizzatori per sviluppare tali soluzioni, sia in polimeri che in metalli”.

EOS sta sfruttando i nuovi sistemi EOS M 300-4 per facilitare questo processo di ottimizzazione del flusso di lavoro specifico per l’applicazione per i numerosi clienti EOS in tutto il mondo che hanno le proprie applicazioni da portare sul mercato. L’obiettivo è rendere l’intero flusso di lavoro il più uniforme possibile. “Questi sistemi si basano su un’infrastruttura altamente modulare che ci consente di utilizzare componenti più identici, ad esempio gli stessi sistemi laser e di gestione del flusso”, ha spiegato Glasser. “Così, possiamo abilitare più facilmente i servizi per garantire che la ripetibilità stia migliorando. Poi abbiamo anche avuto soluzioni di monitoraggio che ci permettono di correggere quando c’è una deviazione. Tutto questo è reso possibile dalla connettività di EOS M 300-4.”

Glasser presenta anche diverse soluzioni pratiche per aumentare l’uniformità tra sistemi e stabilimenti, a partire dalla produzione della macchina fino a un processo di calibrazione accurato e standardizzato che il cliente può implementare. “Per garantire la massima qualità, stiamo esaminando l’intera catena di approvvigionamento [intesa qui come la catena di approvvigionamento della produzione di stampanti 3D, non quella della produzione di parti stampate in 3D, in modo che i fornitori di EOS, il nostro sito di produzione, seguire sempre gli stessi criteri di qualità per impostare la macchina esattamente allo stesso livello ogni volta. In combinazione con i passaggi di qualità durante l’installazione del sistema presso il cliente, l’obiettivo di tutte queste iniziative è di avere configurazioni identiche che funzionino in modo identico”.

Il livello più alto

Guardando più specificamente alla parte stampata in 3D stessa, un elemento importante per garantire la ripetibilità è rappresentato dal livello tecnico dei materiali utilizzati. Glasser sottolinea che esiste una grande differenza tra la disponibilità di materiali di alto livello per una singola applicazione, che potrebbe essere delle dimensioni di un iPhone, e l’ottenimento dello stesso livello di prontezza per tutte le parti realizzate con un particolare materiale all’interno di una build a grandezza naturale. EOS attualmente identifica nove livelli di prontezza tecnica dei materiali. I materiali industrializzati come Ti64, Inconel e diversi acciai sono ai livelli da sette a nove. Alcuni materiali come il rame sono al livello tre. I materiali personalizzati possono essere di qualsiasi livello desiderato dal cliente.

“Portare un materiale al livello nove richiede molto tempo perché significa che dobbiamo convalidarlo in modo estremamente esteso”, conferma Glasser. “Tuttavia, se un’azienda sa che utilizzerà un materiale per una particolare soluzione, è molto più semplice e veloce convalidarlo. Abbiamo visto alcuni esempi da Mobility Goes Additive di parti che sono state convalidate per la piena producibilità e ripetibilità su diversi sistemi”.

In questo senso, e nonostante il calo dovuto alle restrizioni di viaggio dovute al COVID-19, l’aerospaziale rimane per EOS il segmento che ha fatto i maggiori progressi in termini di entrata nella produzione delle parti finali. In particolare, l’industria spaziale sta attualmente vivendo una rapida crescita della domanda di componenti AM, guidata dall’attuale clamore. Il segmento medico e diversi esempi di applicazioni che sono state qualificate e certificate e offrono già proficue proposte di valore su prodotti specifici”.

La sfida più grande è l’industria automobilistica. “È un’opportunità a più lungo termine ma stiamo già vedendo alcune applicazioni interessanti con grandi potenzialità, come le parti in rame nel campo dei veicoli elettrici. Lì, l’obiettivo è ridurre le dimensioni dei motori EV aumentando anche le prestazioni, ad esempio. Il settore automobilistico richiede una maggiore produttività”, ha ammesso Glasser aggiungendo che può essere ottenuto non solo con volumi di costruzione più grandi e una maggiore capacità del laser, ma anche con più macchine”.

A portata di mano

EOS sta ora lavorando a una tecnologia a diodi laser ad alta velocità per polimeri chiamata tecnologia LaserProFusion e Glasser ha confermato che ottenere qualcosa di simile per i metalli sarebbe un importante passo avanti in termini di produttività ma, “ci sono molte altre iniziative pratiche possiamo implementare nel frattempo per ottenere una produttività più elevata e ripetibile oggi: dall’ottimizzazione di più materiali all’ulteriore aumento dell’automazione del flusso di lavoro”.

Glasser ha concluso sottolineando che EOS supporta le sue affermazioni sulla riproducibilità con numeri e studi esatti, come mostra un recente whitepaper che esamina le prestazioni di un layout di lavoro di test standardizzato costruito su tre diversi sistemi EOS M 290 che utilizzano EOS Titanium Ti64ELI. In poche parole, i risultati verificano che EOS M 290 mostri un’elevata capacità di oltre 4 Sigma per le proprietà di trazione sulle tre macchine situate in diverse strutture, verificando che i sistemi EOS siano pronti per la produzione additiva seriale decentralizzata.