3D SYSTEMS RIVELA I PROGRESSI COMPIUTI VERSO LA CREAZIONE DELLA STAMPANTE 3D PER POLVERE METALLICA PIÙ GRANDE E PIÙ VELOCE DEL MONDO DESTINATA AL LABORATORIO DI RICERCA DELL’ESERCITO STATUNITENSE CCDC

Oggi 3D Systems (NYSE:DDD) ha annunciato di avere compiuto notevoli progressi verso la creazione della stampante 3D per polvere metallica più grande, più veloce e più precisa del mondo. Grazie alla combinazione di diversi laser, una camera di lavoro di grandi dimensioni e speciali processi di deposito del materiale, l’azienda è pronta a fornire al laboratorio di ricerca dell’esercito (ARL) statunitense per lo sviluppo delle capacità di combattimento (DEVCOM) una tecnologia progettata per soddisfare esigenze specifiche in fatto di munizioni a lungo raggio, veicoli da combattimento di prossima generazione, elicotteri, capacità di difesa aerea e missilistica. Questa soluzione di produzione additiva senza precedenti, comprendente materiali, hardware, software e servizi, dimostra ancora una volta l’impegno di 3D Systems per l’innovazione orientata al cliente, volta a creare valore attraverso soluzioni pensate per rispondere alle particolari esigenze applicative dei clienti.

Dopo l'assegnazione di un contratto da 15 milioni di dollari nel terzo trimestre del 2019, gli ingegneri e gli esperti in applicazioni di 3D Systems hanno attinto alla loro vasta competenza ed esperienza per sviluppare una stampante 3D per metallo a 9 laser, delle dimensioni di 1 m x 1 m x 600 mm, unica nel suo genere.

“Quando abbiamo intrapreso questo progetto, cercavamo un modo più rapido per produrre componenti essenziali per i principali sottosistemi di combattimento al suolo”, spiega Stephanie Koch, Advanced Manufacturing, Materials, and Processes Program Manager di ARL. “I progressi finora compiuti nell’ambito di questo progetto sono strabilianti. Attendiamo con trepidazione i risultati dei prossimi mesi e il conseguimento di una soluzione per la produzione a grandezza naturale, che introdurrà funzionalità innovative per una trasformazione senza precedenti”.

“Lo sviluppo e la presentazione di questa tecnologia, prima nel suo genere, hanno implicazioni di vasta portata per la nostra base industriale, poiché modellano e trasformano la catena di fornitura”, afferma Lisa Strama, presidente e CEO di NCMS. “Inoltre questo progetto ha offerto l’opportunità unica di pianificare e al contempo gestire un ecosistema complesso, per massimizzare i vantaggi della competitività dei produttori statunitensi fin dall’inizio”.

Verso la fine di ottobre 2020, 3D Systems ha eseguito la prima stampa di prova, utilizzando un processo di deposizione selettiva della polvere. Questo metodo esclusivo limita la quantità di materiale occorrente per produrre parti di dimensioni molto grandi, poiché il materiale viene depositato solo dove è necessario nella costruzione, con la conseguente riduzione del tempo richiesto per produrre la parte finale e la diminuzione del costo del materiale. La camera di lavoro prevede inoltre una piastra di costruzione riscaldata per ridurre la sollecitazione termica e migliorare la qualità della deposizione durante la costruzione.

Per creare questa piattaforma di prossima generazione, 3D Systems sta sfruttando alcune tecnologie chiave della propria piattaforma per la stampa diretta in metallo (DMP), su cui si basano le stampanti 3D DMP Flex 350, DMP Factory 350 e DMP Factory 500 dell’azienda. Uno dei componenti più importanti è il gruppo ottico, che dota ciascuno dei nove laser della stampante di prossima generazione di un proprio sistema di monitoraggio del pool di fusione, per un controllo di qualità più efficiente. Grazie all’impiego dello stesso sistema ottico utilizzato con la piattaforma DMP, l’azienda è in grado di sfruttare la libreria di materiali esistente, già ampiamente collaudata e perfezionata, per garantire prestazioni ottimali. L’uso dei dati associati a questi materiali ad alte prestazioni accelera lo sviluppo di nuovi materiali.

L’azienda sta inoltre integrando l’esclusivo e rinomato concept della camera a vuoto per garantire una qualità elevata e ripetibile. Il processo di creazione del vuoto di 3D Systems è molto più veloce e consuma decisamente meno argon (almeno dieci volte meno) rispetto alle tradizionali stampanti 3D per metallo. L’inertizzazione riduce sensibilmente il livello di ossigeno durante la lavorazione a meno di 25 ppm, un valore rivoluzionario rispetto alle 500-1.000 ppm della maggior parte delle stampanti 3D per metallo convenzionali. In questo modo è possibile produrre parti di elevata purezza chimica straordinariamente resistenti, mentre la qualità della polvere si mantiene alta per la durata di utilizzo del materiale. Ne consegue una notevole riduzione del costo di acquisto dell’argon compresso durante la vita operativa della macchina, unitamente a risparmi derivanti dalla possibilità di riutilizzare la polvere, per un costo totale di esercizio inferiore.

Grazie all’integrazione di sei fotocamere reflex a lente singola (SLR) ad alto contrasto nella camera di lavoro, è possibile ottenere una vista completa della costruzione in loco. Ogni fotocamera è posizionata al di sopra del letto di polvere con vista dall’alto verso il basso. Questa prospettiva unica elimina la necessità di manipolare l’immagine e consente di ottenere i dati della costruzione in tempo reale, velocizzando quindi l’intero processo. Il firmware di cui è dotato il sistema acquisisce tutte le informazioni digitali, inclusi dati del sensore, informazioni posizionali, dati del pool di fusione e immagini del letto di polvere, in un database SQL. Questo permette di avere una visione completa della costruzione; inoltre tali informazioni sono preziose per la convalida e la qualifica delle parti e dei processi. 3D Systems sfrutta anche lo stesso comprovato software di produzione additiva utilizzato con la piattaforma DMP per ottimizzare la progettazione e semplificare i processi, così da accelerare i tempi di stampa e ridurre il consumo di materiale.

“3D Systems è stata fondata su uno spirito di innovazione e i nostri clienti svolgono un ruolo fondamentale nel catalizzare questo processo”, ha dichiarato Chuck Hull, Co-founder and Chief Technology Officer 3D Systems. “La collaborazione con l’ARL ci offre l’opportunità di elevare i nostri sforzi in termini di ricerca e sviluppo e di raggiungere molti primati nel settore, mentre contribuiamo al conseguimento degli obiettivi dell’ARL. I risultati ottenuti nelle prime fasi del progetto alimenteranno i traguardi successivi, che ci consentiranno di aiutare l’ARL ad ampliare le proprie capacità e a rafforzare la catena di fornitura”.

In linea con il Piano di implementazione della produzione additiva dell’esercito americano, da vent’anni a questa parte l’esercito utilizza la produzione additiva (PA) per ricondizionare le parti usurate e creare utensili personalizzati. Una volta completato lo sviluppo, l’esercito sfrutterà la propria esperienza in termini di produzione e collocherà i nuovi sistemi a grande scala nei suoi depositi e laboratori. Successivamente, 3D Systems e i rispettivi partner intendono mettere la nuova tecnologia di stampa 3D a disposizione dei principali fornitori del settore aerospaziale e difesa, per lo sviluppo di piattaforme militari futuristiche.

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