Studio di un caso Blocco valvola idraulico Potenziale della stampa 3D nella produzione di componenti leggeri

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1 Studio di un caso Blocco valvola idraulico Potenziale della stampa 3D nella produzione di componenti leggeri Produzione additiva per impieghi gravosi presso il VTT

2 PROFILO AZIENDALE VTT Technical Research Centre of Finland Ltd. Il VTT Technical Research Centre of Finland Ltd. è il maggiore istituto di ricerca intersettoriale del Nord Europa che offre soluzioni di alta tecnologia e servizi innovativi. Il VTT è un istituto di ricerca di pubblica utilità fondato nel 1942 a vantaggio dell'economia e della società con sede centrale a Otaniemi. VTT è originariamente l'abbreviazione di "Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus" (centro di ricerca tecnica statale in finlandese). Il VTT offre servizi di ricerca e sviluppo per numerosi settori industriali. A fronte della rete tecnico-scientifica internazionale il VTT ha l'obiettivo di fornire informazioni, sviluppare ulteriori conoscenze tecnologiche, creare intelligenza aziendale e valore aggiunto per i soggetti interessati. L'istituto di ricerca conta dipendenti di cui un 81% in possesso di laurea universitaria e un 26% con titolo di studio post-laurea. Vi sono clienti distribuiti in 865 aziende locali, 385 aziende estere e 220 impianti pubblici. Il VTT vanta ben oltre brevetti e 605 articoli scientifici accreditati. SITUAZIONE DI PARTENZA / SFIDA Realizzazione di oggetti unici in pressoché ogni geometria possibile La produzione additiva apre nuove possibilità commerciali poiché supera i limiti delle procedure di produzione tradizionali, permette adattamenti individuali, in base alle esigenze dei clienti, e riduce i tempi di produzione. Il VTT Technical Research Centre of Finland Ltd. e la Nurmi Cylinders Oy hanno sviluppato unitamente un blocco valvola idraulico stampato in 3D e in modo conveniente con un peso del 66% inferiore al pezzo originale. La stampa 3D, conosciuta anche come produzione additiva o tecnologia AM, permette la realizzazione di oggetti di geometria complessa, senza dover far fronte ai limiti legati ai metodi di produzione tradizionali. Insieme alle modalità di costruzione moderne e alle tecniche ottimizzate, il potenziale di risparmio dei costi della tecnologia AM si estende anche alla fase di progettazione riducendone i passaggi necessari con l'aiuto di simulazioni. Questa tecnologia permette anche cicli di produzione singoli e brevi senza costi supplementari dovuti agli adattamenti richiesti dal cliente.

3 Denominazione: BLOCCO VALVOLA IDRAULICO Settore: AEROSPAZIALE Realizzato su: SLM 125 Materiale: 316L

4 SOLUZIONE SLM Risparmio di peso, spazio e materiale grazie al blocco valvola realizzato con produzione additiva Fig. 1 Risultato dell'ottimizzazione topologica (grafico dei profili a colori dello spessore degli elementi) Fig. 2 Interpretazione e risultato del Remesh dell'ottimizzazione topologica Il VTT e la Nurmi Cylinders hanno sviluppato un nuovo blocco valvola idraulico con un design che unisce tutti i vantaggi della stampa 3D. Il risultato è un prodotto più piccolo del 66% rispetto al progetto del modello originale e del 76% rispetto a un blocco valvola prodotto in modo tradizionale ciò permette un risparmio di peso, spazio e materiale. Il blocco valvola ha il compito di controllare i cilindri idraulici azionati mediante circuiti oleodinamici, come ad esempio quelli che si trovano sulle gru. Nel processo produttivo tradizionale i canali interni del blocco valvola vengono realizzati mediante forature dritte e circolari a partire da un blocco di materiale massiccio. Inoltre sono necessarie numerose forature di supporto che possono intasarsi creando possibili perdite. Con la tecnologia AM è possibile ottimizzare i canali interni del blocco valvola in riferimento a flusso e ingombro ed eliminare il rischio di possibili perdite poiché non sono necessarie ulteriori forature di supporto. Fig. 3 Analisi del design di ottimizzazione rettificato Fig. 4 File CAD finale, pronto per la stampa "L'utilizzo della stampa 3D con metallo è piuttosto nuova in Finlandia. La polvere metallica viene applicata come strato e fusa a laser nelle zone desiderate. Sono attualmente in fase di sviluppo nuovi materiali esclusivi in grado di sviluppare nuove caratteristiche e design attualmente non disponibili a livello commerciale. Abbiamo analizzato i costi di produzione e identificato i risparmi in termini di costi. In futuro questa tecnica darà estrema libertà progettisti poiché la produzione non sarà più legata a forme geometriche" ha dichiarato il direttore di ricerca del VTT, Petri Laakso.

5 Insieme al settore privato, nel novembre 2014 il VTT ha partecipato ad un programma biennale avente come obiettivo la diffusione della tecnologia di produzione additiva verso nuovi settori commerciali in Finlandia. L'intero programma è composto da progetti propri di alcune aziendee e da un progetto di ricerca del VTT al quale collaborano anche i privati. Il Tekes, le aziende partecipanti e il VTT hanno messo a disposizione un budget del valore di tre milioni di euro. Il programma fa parte del progetto quadro del VTT per l'industria e le sue startup PMI. SINTESI Blocco valvola idraulico Maggiore istituto di ricerca intersettoriale per soluzioni di alta tecnologia e servizi innovativi nel Nord Europa Nuove possibilità grazie alle tecnologie di produzione additiva basata su metalli che permettono adattamenti individuali ai clienti Il blocco valvola idraulico viene realizzato in un processo con le macchine SLM 66% più piccolo del design originale Risparmio di peso, spazio e materiale L'ottimizzazione dei canali interni evita il verificarsi di potenziali perdite

6 Informazioni su SLM Solutions SLM Solutions Group AG è un azienda leader nella fornitura di tecnologie per la produzione additiva in metallo e si occupa principalmente di sviluppo, assemblaggio e distribuzione di macchinari e sistemi integrati nel settore della fusione laser selettiva. La tecnologia SLM offre numerose opportunità nel campo della produzione additiva di componenti in metallo, agevolando di fatto le innovazioni di design, la realizzazione di geometrie complesse e la riduzione di peso dei componenti grazie all impiego di leghe leggere. Tale tecnologia permette di ottenere importanti vantaggi in termini di velocità di fabbricazione ed è indicata per la produzione in piccole serie di componenti con sottosquadri interni. I nostri prodotti vengono utilizzati in tutto il mondo da clienti operanti in diversi settori. Tra questi figurano l industria aerospaziale e automobilistica, il settore dell energia, il biomedicale, la produzione di utensili, la ricerca e lo sviluppo. I nostri clienti apprezzano in modo particolare i seguenti vantaggi derivanti dalla partnership tecnologica con SLM Solutions: Massima produttività grazie alla tecnologia multilaser brevettata Massima densità dei materiali e qualità dei componenti grazie ad un innovativo sistema di gestione del flusso di gas Sistema di gestione della polvere completamente chiuso in atmosfera di gas inerte Controllo dei processi all avanguardia grazie a diversi moduli di qualità Architettura di open software e multilingue, adattabile al cliente Design modulare ultracompatto Continuità e fiducia nei rapporti con la clientela Leader e pioniere nella tecnologia con esperienza di mercato decennale nel settore della produzione additiva in metallo GERMANIA AUSTRIA FRANCIA ITALIA USA SINGAPORE RUSSIA INDIA CINA SLM Solutions Group AG Estlandring Lübeck Germania Tel Fax SLM e SLM Solutions sono marchi registrati di SLM Solutions Group AG. SLM Solutions Group AG 404IT VTT