Stampare, tagliare o utilizzare il meglio di entrambi?

Dec 09, 2023

Manufacturing Engineering ha trattato in dettaglio i vantaggi e gli svantaggi della combinazione della lavorazione additiva e sottrattiva per l'ultima volta nel luglio 2017. La motivazione di base rimane la stessa: indipendentemente dall'approccio additivo utilizzato, la produzione di una parte soddisfacente richiede quasi sempre una lavorazione successiva. E mentre permangono situazioni in cui ha più senso utilizzare una fresatrice o un tornio separato per la post-elaborazione, una macchina ibrida costa meno di più macchine, occupa meno spazio, richiede meno programmazione e riduce la movimentazione e il lavoro in corso. Inoltre, un ibrido ti dà la possibilità di ispezionare e lavorare le caratteristiche interne mentre le costruisci. Ma tutto questo lo sapevamo tre anni fa. Cosa è cambiato?

Un progresso entusiasmante nel campo degli ibridi è la capacità di combinare materiali, creando così leghe specializzate o zone di transizione. Ad esempio, le macchine della serie LASERTEC di DMG Mori USA, Hoffman Estates, Illinois, sono dotate di doppi alimentatori di polvere in grado di depositare due materiali diversi in tutta la struttura, dosando con precisione il flusso. Come ha spiegato Nils Niemeyer, responsabile delle vendite e dell'assistenza per la divisione di produzione additiva dell'azienda, "nel mondo accademico si discute da un po' di materiali classificati in modo funzionale, ma noi li abbiamo commercializzati. Ad esempio, in un'area potresti utilizzare il 100% di acciaio per utensili della parte, quindi, se è necessaria un'area di maggiore durezza, aggiungere dell'acciaio ad alta velocità. Strato dopo strato, il processo passa da quel materiale all'altro finché non si ottiene forse il 100% di acciaio ad alta velocità e 0% acciaio per utensili." In passato, ha aggiunto, gli operatori avrebbero dovuto scrivere manualmente il codice NC per gli alimentatori di polvere per modificare l'alimentazione in ogni strato. Ma DMG Mori e Siemens hanno collaborato per aggiungere una funzionalità al software Siemens NX che consente all'utente di programmare una curva di transizione senza soluzione di continuità.

Niemeyer ha offerto un altro vantaggio alla capacità di controllare la transizione tra i materiali: i metodi convenzionali per il rivestimento duro di una parte creano un aumento della tensione nell'area tra il materiale duro e quello morbido. "Ma ora, poiché abbiamo la capacità di classificarlo facilmente, possiamo creare uno o due strati di transizione, con una transizione graduale dal materiale morbido a quello duro. All'improvviso si diminuisce l'aumento dello stress."

Ha ammesso che, poiché si tratta ancora di una tecnologia dirompente, i casi d’uso dei materiali classificati (inclusa la classificazione del comportamento magnetico) sono ancora oggetto di studio. Una storia di successo nel mondo reale è quella di un produttore di cuscinetti a rulli che ha collaborato con DMG Mori per costruire gabbie per cuscinetti con diversi gradi di durezza. Nello specifico, una gabbia ha rigidità e durezza molto elevate lungo la linea percorsa dal cuscinetto, ma si fonde lateralmente con un materiale meno rigido e più duttile per assorbire meglio eventuali urti.

Proprio come nel 2017, le macchine ibride sono più facilmente giustificabili per la riparazione e la modifica di parti esistenti. Ma mentre allora il settore della riparazione delle pale delle turbine sembrava essere il mercato più importante, Niemeyer ha affermato che la produzione di stampi e utensili ha un potenziale molto maggiore oggi. Per prima cosa, ha osservato, le geometrie delle pale delle turbine sono più semplici "e ci sono applicazioni di nicchia molto specializzate per ripararle". C'è un'enorme variazione geometrica tra strumenti e stampi e "nessun processo specializzato. L'industria li ha riparati manualmente e la qualità della saldatura non è coerente".

Ad esempio, Bodine Aluminium, Troy, Missouri, utilizza la LASERTEC 65 3D hybrid per riparare stampi in alluminio pressofuso e ha triplicato la durata di uno stampo riparato rispetto al processo manuale, eguagliando la durata di uno strumento nuovo. Inoltre, queste riparazioni sono più rapide rispetto al metodo convenzionale e generalmente sono corrette al primo tentativo. Il processo di riparazione di uno stampo in alluminio pressofuso presso la Friedrich Deutsch Metallwerk GmbH, Innsbruck, Austria, ha coinvolto due ore di preriscaldamento, otto ore di saldatura manuale, due ore di raffreddamento e 30 minuti di fresatura. Le quattro fasi del processo si sono protratte nell'arco di due giorni. Per eseguire la riparazione su una LASERTEC 65 3D è necessaria una sola configurazione, con un'ora di programmazione e due ore di deposizione laser e lavorazione, con un risparmio di tempo pari all'80%.