Wassara stampa in 3D l’involucro scorrevole per una trivella DTH ad acqua
Oggi si parla molto di più – per fortuna – di come ridurre l’impatto ambientale delle attività umane. Anche se tutti vorremmo vivere in un mondo totalmente sostenibile, la realtà è che sarà un processo graduale, in cui la tecnologia ci aiuterà a rendere gli attuali metodi minerari e di approvvigionamento energetico più rispettosi dell’ambiente. In molti casi, la possibilità di produrre sistemi più efficienti a costi molto ridotti offerta dalla stampa 3D può fare molto per ridurre l’impatto ambientale. Per esempio, in questo recente caso applicativo, il produttore di stampanti 3D a metallo Renishaw ha collaborato con Wassara, uno dei leader nel segmento delle trivellazioni, per sviluppare un nuovo involucro che rendesse ancora più convenienti i sistemi martelli DTH (martello a fondo foro) alimentati ad acqua.
Questo metodo di trivellazione a percussione è attualmente il meno impattante dal punto di vista ambientale. Esso viene alimentato ad acqua, senza olio per la lubrificazione, evitando quindi contaminazioni dell’aria o dell’acqua. Inoltre, l’acqua neutralizza efficacemente anche la polvere. L’incomprimibilità dell’acqua è un fattore chiave e consente notevoli risparmi energetici rispetto alla tecnologia pneumatica dei martelli DTH convenzionali, poiché l’energia richiesta per alimentare il martello è minore.
Scava, scava…
La tecnologia ad acqua per martelli DTH è considerata un grande passo in avanti verso l’ottimizzazione dell’attività mineraria. Ciascun utensile DTH è costituito da diversi componenti complessi, ma il cuore dell’utensile è l’involucro scorrevole che consente il flusso bidirezionale dell’acqua al gruppo pistone.
L’involucro scorrevole richiede diversi canali di fluido che convogliano il flusso dell’acqua; data la sua complessità, non può essere ricavato da un singolo blocco di materiale. Tale complessità rende quindi questo tipo di componenti relativamente cari. I costi vengono ulteriormente gravati dalla frequenza di scarto in produzione dovuta al processo di giunzione, nonché dai guasti per usura o corrosione che vanno a incidere sulla manutenzione richiesta.
Wassara ha quindi collaborato con Renishaw per implementare la produzione additiva (AM) come metodo di fabbricazione alternativo. Uno dei vantaggi ben noti dell’AM in metallo, infatti, è la possibilità di combinare due o più pezzi lavorati in un’unico componente (subassemblies), o di semplificare passaggi di fabbricazione complessi come la foratura trasversale, che richiede che un’estremità del manufatto sia tappata o saldata. La geometria dell’involucro scorrevole di Wassara è quindi stata riprogettata per incorporare alcuni dei vantaggi garantiti dall’AM in termini di libertà geometrica.
Trivellare meglio
Per verificare le prestazioni del componente, questo è stato assemblato in un utensile completo e utilizzato su una parete rocciosa in condizioni standard per scavare vari tipi di canali minerari. L’utensile di trivellazione è stato quindi sottoposto a ispezioni visive di routine e a manutenzione standard. L’involucro scorrevole realizzato con produzione additiva ha mostrato un’usura minima e nessuna traccia di corrosione puntiforme, rispetto a un componente convenzionale. L’utensile è stato quindi riassemblato e sottoposto a ulteriori test di trivellazione, prima di procedere a un’ulteriore ispezione.
Dopo una seconda prova, l’involucro scorrevole realizzato in AM ha mostrato qualche segno di usura ma nessuna traccia di corrosione puntiforme, la seconda causa più comune di guasto. È stato quindi eseguito un ulteriore test esteso ben al di là del periodo di trivellazione previsto, per verificare se la corrosione puntiforme potesse comunque presentarsi, ma non ne è stata rilevata traccia. Questo ha portato a concludere che il componente realizzato in AM con acciaio Maraging usato in manifattura additiva abbia potenzialmente una resistenza alla corrosione puntiforme addirittura superiore alla lega di acciaio 527M20 solitamente utilizzata per questo tipo di applicazioni. A causa del suo contenuto medio di carbonio, l’acciaio 527M20 non viene preso in considerazione per i processi additivi.
Anche questo caso, quindi, non c’è stato bisogno di scavare molto in profondità per portare alla luce i vantaggi chiari della produzione additiva.
