L’Additive Manufacturing (AM) è una tecnologia cruciale nel processo di digitalizzazione delle imprese. Oggi è impiegata in molteplici settori industriali, non solo nella prototipazione rapida ma anche per la realizzazione di componenti ad alto valore aggiunto. L’AM permette infatti produzioni in serie dedicate al singolo componente, abilitando di fatto il percorso verso una mass customization.
I vantaggi che l’AM offre all’industria sono diversi. In primo luogo fornisce la possibilità di produrre oggetti con geometrie complesse altrimenti non realizzabili in un pezzo unico mediante le tecniche tradizionali. In secondo luogo riduce il lead time ed elimina l’utilizzo di attrezzature dedicate, caratterizzandosi in tal modo come estremamente flessibile e orientata verso un processo produttivo ad elevata customizzazione. Queste caratteristiche rendono l’AM idonea a soddisfare le esigenze specifiche delle piccole, medie e grandi imprese.
La fabbricazione additiva si adatta a svariati segmenti di mercato, dalla mass production alle applicazioni di settori specialistici quali la moda e persino l’edilizia.
La tecnologia: la corretta analisi
Al fine di massimizzare l’impatto dell’AM nei processi produttivi, risulta fondamentale comprendere quali sono le applicazioni maggiormente indicate per gli aspetti tecnici e i vantaggi economici.
L’applicazione dell’AM inizia dalla selezione del giusto materiale. Prosegue con la riprogettazione e l’ottimizzazione delle geometrie del componente. Termina con la valutazione finale dei componenti e dei prototipi e il testing finale.
Upskilling e reskilling: il problema delle competenze
Sebbene oggi l’AM possa essere adottata in qualsivoglia contesto produttivo, la sua diffusione è rallentata dalla carenza di competenze nell’organico delle aziende, nonché dalla difficoltà di reperire risorse adeguatamente formate che possano supportare l’impresa nelle fasi di avvio.
In tale contesto si inserisce con la sua Linea Pilota Additive Manufacturing il Competence Industry Manufacturing CIM4.0, un centro all’avanguardia che può seguire le aziende in tutte le fasi, in particolare nella formazione del personale, nell’implementazione della tecnologia e, infine, nella progettazione e stampa del prototipo.
La Linea Pilota Additive Manufacturing
“È una linea pilota aperta alle aziende che hanno bisogno di supporto nell'adozione di questa nuova tecnologia, appartenente alle tecnologie dell'Industria 4.0. Abbiamo investito per disporre di macchinari all'avanguardia, inizialmente focalizzandoci su AM metallico, e, nell'ultimo anno e mezzo, aprendoci anche al tecno-polimero. Il nostro obiettivo consiste nel supportare le aziende testando le tecnologie più adatte per ciascun caso e nel realizzare progetti di innovazione insieme a loro, ricreando un ambiente produttivo industriale. Il nostro, infatti, non è solo un laboratorio dimostrativo. È una vera e propria linea produttiva in cui l’AM non serve solo per fare prototipi ma può essere usata per produzioni o applicazioni industriali”, ci racconta Giulia Marchisio, Responsabile Linea Pilota Additive Manufacturing.
Il progetto ha preso vita grazie alle risorse specializzate e altamente competenti che CIM4.0 vanta nel campo dell’AM e si è sviluppato partendo dalla volontà di trasmettere alle aziende il know-how necessario per l’utilizzo di questa tecnologia innovativa, con l’obiettivo di colmare l’attuale gap di competenze. Ciò è reso possibile anche grazie al contributo dei partner accademici istituzionali, nonché delle aziende che partecipano al consorzio CIM4.0 in qualità di soci fondatori e activity partner.
CIM4.0 dispone di un team di dieci persone, impiegate esclusivamente nella manifattura additiva che affianca le imprese sia tramite l’erogazione di servizi di consulenza dedicati, sia attraverso un’offerta formativa di alto livello riservata ai professionisti delle tecnologie 4.0, con corsi specifici a elevata specializzazione in materia di AM.
CIM4.0 è inoltre un Soggetto Attuatore del Ministero delle Imprese e del Made in Italy ed è quindi in grado di offrire accesso a bandi e agevolazioni per usufruire dei servizi, attraverso i finanziamenti del PNRR.
I servizi offerti
- Sviluppo nuovi prodotti: superare i limiti della manifattura tradizionale grazie al Design for Additive Manufacturing (DfAM).
- Ottimizzazione parametri di processo: massimizzare funzionalità, tempi di produzione e attività post-processo.
- Produzione di prototipi e preserie: studiare e perfezionare direttamente nella linea pilota tutto il processo, dalla progettazione alla selezione del materiale, dai metodi di stampa alla post-lavorazione e ispezione finale.
- Analisi tecnologica: comprendere costi, rischi e benefici, valutando l’idoneità di realizzare un prodotto in AM.
- Qualificazione di prodotto e processo: ottenere certificazioni che i prodotti e i processi rispondano ai parametri di diverse normative, soprattutto in settori delicati come automotive e aerospaziale.
- Assistenza alla formazione: workshop qualificati.
Prototipazione e Reverse Engineering: il caso Abarth
CIM4.0 è molte volte coinvolto nello sviluppo di progetti speciali o di prodotti di nicchia: nel caso di studio in oggetto, la sfida ha riguardato la realizzazione di pezzi di ricambio di vetture d’epoca.
CIM4.0 ha seguito la riprogettazione e l’ottimizzazione di un componente, la coppa dell’olio, di un caposaldo del design manifatturiero italiano, la FIAT 595 Abarth del 1962.
Data l’epoca di produzione dell’automobile, non è stato possibile avere a disposizione il file CAD 3D del componente: come primo passo è stato dunque realizzato il file contenente le geometrie, mediante uno scanner 3D, da confrontare con i disegni e un componente originali dell’epoca.
Costruito il modello 3D digitale, si è passati a definire i criteri con cui riprodurre tramite AM una copia del componente originale, per rispondere alle esigenze di qualità e coerenza di un ricambio destinato al collezionismo.
Il modello è stato dunque rivisto per considerare gli opportuni sovrametalli per le lavorazioni finali. È stato poi valutato l’orientamento più opportuno per la stampa del componente e sono state definite le strutture di supporto per le zone critiche. A questo punto è stato possibile conoscere il tempo di stampa e quindi ricavare il costo di produzione.
Si è anche considerato il redesign del componente, per meglio rispondere ai criteri del Design for AM metallico. In tal modo è stato possibile eseguire diverse modifiche che hanno reso possibile il cambiamento della direzione di stampa, così da diminuire le ore macchina richieste per la produzione. Inoltre, sono state apportate ulteriori modifiche che hanno portato a significative migliorie.
Per sfruttare la capacità dell’AM di integrare più componenti in uno, nel Design for AM sono state valutate due soluzioni per includere in un'unica fase di stampa il sistema anti-sbattimento dell’olio motore, in sostituzione della piastra metallica sagomata originale. La prima variante ha previsto setti divisori realizzati direttamente sul fondo interno, ispirati a una soluzione simile già applicata su una coppa olio Abarth analoga. La seconda variante ha considerato una struttura reticolare, in gergo AM “lattice”, che potesse esprimere funzionalità analoghe alle spugne che si adottano in alcuni veicoli da competizione per contenere i movimenti dei fluidi durante le gare.
