È un dato di fatto ormai che l’additive manufacturing, negli ultimi anni, grazie alla rivoluzione digitale, sia diventata una tecnica capillare, sempre più presente in svariati settori, dall’aerospaziale alla difesa, dal settore automobilistico a quello medicale, fino all’energia alternativa, affiancando – e talvolta scalzando – i metodi di produzione tradizionale e ottenendo risultati sempre più sorprendenti. Basti pensare che la tecnica di produzione additiva, sviluppatasi agli inizi degli anni ‘90, ha impiegato venti anni per raggiungere un valore di mercato di un miliardo di euro, ma solo cinque anni per raddoppiarlo, e attualmente gli analisti sostengono che il settore potrebbe crescere di almeno quattro volte nel corso dei prossimi anni.
Qualche tempo fa, vi abbiamo mostrato i cinque progressi chiave attesi nella produzione additiva metallo. Oggi vi raccontiamo il motore di una turbina SGT-400 con una capacità di 13 megawatt (MW), le cui pale sono state prodotte utilizzando la stampa 3D.
Per la prima volta, un team di esperti della Siemens ha testato a 13.000 giri al minuto e a temperature superiori a 1.250 gradi Celsius la resistenza di queste pale, stampate in 3D e realizzate con una polvere in superlega di nichel, che consente di sopportare alte pressioni, alte temperature e forze rotazionali di funzionamento ad alta velocità.
Le lame di questa turbina, dal design completamente nuovo, sono state realizzate anch’esse con tecnologia di fabbricazione additiva, che le ha rese capaci, grazie alla nuova conformazione geometrica, di raffreddarsi in tempi molto più rapidi rispetto al passato.
Grazie all’additive manufacturing, la Siemens ha già ottenuto notevoli successi: in un impianto in Svezia, ad esempio, ripara turbine a gas realizzando punte di bruciatori che riducono i tempi di riparazione di circa il 90%. Con questa tecnica, infatti, il pezzo di ricambio non deve più essere saldato, perché la punta del bruciatore è semplicemente stampata sul corpo del bruciatore, il che fa diminuire anche i costi di riparazione di circa il 30%.
Quale altro oggetto potrebbe essere prodotto con manifattura additiva per ottenere risultati altrettanto significativi? “Una lama di turbina” spiega Ursus Krüger, uno dei responsabili dei laboratori di ricerca Siemens a Berlino. “Le pale di turbine devono resistere a livelli estremi di stress. Se potessero essere stampate, sarebbe possibile progettare canali di raffreddamento molto più sottili all’interno delle pale, e questo aumenterebbe enormemente l’efficienza delle lame stesse. Tuttavia, le lame devono anche essere molto robuste. Se riusciremo a combinare queste due prerogative con l’aiuto delle stampanti, dovremo essere molto orgogliosi di noi stessi.”
I test che sono stati condotti presso il centro di prova Siemens di Lincoln mirano proprio a raggiungere questo obiettivo. Nel corso di diversi mesi, gli ingegneri hanno ricercato le soluzioni migliori per ottimizzare il funzionamento delle pale delle turbine a gas e la loro produzione. In soli 18 mesi, il team di progetto è riuscito a sviluppare l’intera catena di processo, dalla progettazione dei singoli componenti a nuovi metodi di controllo della qualità e della durata di vita dei componenti.
“Questo è un risultato innovativo nel campo della generazione di energia, uno dei settori più importanti di applicazione di questa tecnologia”, afferma Willi Meixner, CEO di Siemens. “La produzione additiva è uno dei principali pilastri della nostra strategia di digitalizzazione. I risultati conseguiti sono frutto di sforzi di un team di progetto internazionale, che comprende ingegneri di Siemens da Finspang, Lincoln, e Berlino, nonché esperti di Materials Solutions “, aggiunge Meixner. Materials Solutions è una società acquisita dal gruppo tedesco con sede a Worcester, nel Regno Unito, specializzata nella realizzazione di componenti per le turbomacchine dalle elevate prestazioni anche ad alte temperature.
Un successo, questo, che segna una nuova pagina della storia dell’industria 4.0.
Fonte: www.3dprintingcreative.it
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