Hexagon, più accurata e precisa la stampa 3D di componenti metallici

La divisione Manufacturing Intelligence di Hexagon evolve la stampa 3D grazie a una nuova tecnologia che permette di eliminare il costoso procedimento trial-and-error nella produzione di parti metalliche di precisione.

Un salto tecnologico

La nuova tecnologia Advanced Compensation utilizza la compensazione geometrica avanzata per garantire che le parti metalliche di grandi dimensioni o particolarmente complesse si deformino nella forma prevista durante il processo di stampa.

Combinando simulazione del processo e compensazione basata su scansione 3D, è ora possibile produrre con successo anche i componenti più complessi e con tolleranze di qualità strette e la creazione di un solo prototipo.

Il vantaggio per l’additive manufacturing

Nonostante il suo enorme potenziale, la manifattura additiva ha affrontato diverse sfide che ne hanno rallentato l’adozione in applicazioni critiche per la sicurezza e di alta precisione, come la realizzazione di macchine, l’aerospaziale e le protesi mediche, dove sono fondamentali qualità della superficie, ripetibilità e precisione dimensionale.

I complessi processi fisici della stampa con fusione laser a letto di polvere o LPBF (Laser Powder Bed Fusion) spesso generano imprecisioni, discrepanze e difetti che non soddisfano gli elevati standard richiesti per parti complesse con tolleranze estremamente rigorose.

L’utilizzo dei software

Il software Simufact Additive di Hexagon è apprezzato dai principali produttori, poiché permette di prevedere distorsioni e ritiri grazie a simulazioni accurate, eliminando completamente le prove di stampa per la maggior parte delle parti con metodi di compensazione globale.

Per le parti con funzionalità più complesse, il software VGStudio Max di Hexagon è ampiamente utilizzato nella produzione additiva, dato che le sue potenti funzionalità di metrologia e analisi delle scansioni 3D permettono di compensare facilmente la mesh stampabile in base alle differenze misurate da una scansione ottica o tomografica e di risolvere le deformazioni localizzate.

Il nuovo approccio Advanced Compensation

I clienti più esigenti hanno adottato il nuovo approccio Advanced Compensation, per garantire una qualità costante ed elevata, anche con pareti sottili soggette a deformazioni o materiali complessi come il titanio o l’Inconel. Questo processo ibrido combina la simulazione del processo con una compensazione basata sulla metrologia, permettendo di ottenere stampe di alta qualità in tempi inferiori e profili di superficie che rientrano nella tolleranza del 98-100%.

Additive Industries, OEM di stampanti 3D, ha ad esempio potuto stampare un miscelatore di scarico per motori a reazione in acciaio inossidabile con una precisione di 0,2 mm con un solo prototipo. Questo workflow è oggi integrato nel software Simufact Additive di Hexagon, offrendo un’esperienza semplificata e accessibile a tutti gli ingegneri che lo utilizzano. Grazie a questa funzionalità, è possibile pre-deformare una parte per compensare le distorsioni globali tramite simulazione e successivamente correggere la stessa mesh pronta per la stampa utilizzando una scansione 3D. Non è necessaria alcuna esperienza in metrologia, poiché la tecnologia VGStudio Max consente di elaborare dati di scansione 3D anche imperfetti o incompleti, generando una mesh pulita e accuratamente deformata dal CAD nominale. Questo approccio elimina le difficoltà pratiche legate a un metodo di compensazione così importante.

Risparmiare tempo e denaro

Mathieu Perennou, Director of Additive Strategy di Hexagon, ha commentato: «Se si sta lavorando su una geometria complessa di grandi dimensioni, la simulazione può far risparmiare tempo e denaro, anche nel caso di un singolo pezzo. Tuttavia, quando la simulazione non basta, abbiamo semplificato l’uso della scansione ottica 3D per correggere eventuali problemi residui, permettendo di ottenere una stampa ottimale già al secondo tentativo. Questo approccio basato sui dati elimina le incertezze nella stampa di piccoli lotti e può essere esteso per ottimizzare i processi su volumi più ampi, utilizzando il digital twin che considera non solo la geometria, ma anche i parametri della macchina e il comportamento del materiale, aspetti cruciali per garantire prestazioni ottimali del pezzo».

L’importanza del materiale

In quanto partner di produttori globali e dei loro fornitori, Hexagon può migliorare la qualità della produzione additiva, dalla validazione dei concept progettuali alla certificazione delle parti. Quando è in gioco la sicurezza di un paziente o le prestazioni di un aeromobile, comprendere a fondo le caratteristiche di un materiale è fondamentale. In questo contesto, le capacità di PBF Process & Defect Analysis (PDA), sviluppate in collaborazione con Raytheon Technologies, consentono ai team di produzione additiva di prevedere rapidamente il tipo e la posizione dei difetti nei componenti LPBF all’interno di Simufact Additive. Queste informazioni aiutano i team a ottimizzare i parametri di processo per migliorare la qualità e la velocità, riducendo al contempo i costi e lo sforzo necessari per la certificazione, concentrando i test distruttivi e non distruttivi sulle aree problematiche.

VGStudio Max, un potente driver per la produzione avanzata, viene utilizzato per verificare la qualità delle materie prime in polvere e per validare la struttura interna delle parti prodotte. La capacità di classificare automaticamente le caratteristiche, l’esperienza utente altamente produttiva e la visualizzazione 3D estremamente dettagliata permettono di eseguire analisi approfondite delle principali cause o di controlli di qualità per verificare la qualità della struttura complessa e le proprietà del metallo stampato dai dati di scansione TC, come illustrato in questo importante progetto che ha portato a significativi progressi nella progettazione di impianti medici personalizzati e che ha visto la collaborazione tra il Tel Aviv Medical Center, PTC e Hexagon.

Advanced Compensation sarà disponibile per tutti i clienti Simufact Additive nel primo trimestre del 2025.