Promuovere la produzione additiva
I produttori di motori per aeromobili sono sempre più sollecitati a far fronte alle richieste di contenimento dell’impatto ambientale dei trasporti aerei, oltre che di creazione di velivoli con prestazioni potenziate e più economici. La soluzione al problema potrebbe essere rappresentata da una tecnica produttiva rivoluzionaria introdotta per la prima volta negli anni ottanta. Le tecniche di produzione additiva si distinguono dalle tecniche di lavorazione sottrattiva tradizionali, il cui funzionamento si basa sulla rimozione del materiale attraverso il taglio o la fresatura, per il fatto di seguire un processo per l’appunto “additivo” durante il quale piccole quantità di materiali sono applicate in base a un metodo di stratificazioni successive, fino alla creazione di componenti tridimensionali (3D) di qualsiasi forma a partire da un modello digitale. Sebbene la tecnica di produzione additiva sia ampiamente utilizzata nell’ambito della prototipazione, l’attuazione pratica di questa idea nelle fasi produttive si è da sempre scontrata con forti limitazioni legate alla bassa produttività e alle scarse proprietà dei materiali. Il progetto MERLIN (Development of aero engine component manufacture using laser additive manufacturing), finanziato dall’UE, è stato avviato allo scopo di promuovere il progresso in questo settore. Nello specifico, gli scienziati hanno sviluppato ulteriormente due tecnologie adottate nell’ambito della produzione additiva: la deposizione laser di metalli (Laser Metal Deposition, LMD) e la fusione laser selettiva (Selective Laser Melting, SLM). Le tecniche laser offrono la prospettiva di una creazione precisa di componenti di piccole dimensioni, nonché l’ottenimento di una buona finitura delle superfici: due risultati, questi, che non potrebbero essere garantiti, ad esempio, da un metodo di fabbricazione additivo basato su fasci di elettroni o archi. La fusione laser selettiva utilizza un punto laser di scansione su un letto di polvere, fondendo localmente la polvere in un modello predeterminato con un livello di precisione compreso tra 50 e 250 μm. D’altro canto, invece, la deposizione laser di metalli utilizza un laser in grado di trattare la polvere allo scopo di creare strutture tridimensionali (3D) autoportanti le cui dimensioni raggiungono i 200 μm. Durante i lavori, le due tecniche si sono rivelate estremamente promettenti in termini di produzione di componenti di aeromobili a elevate prestazioni, grazie alla loro capacità di creare modelli del tutto nuovi di prodotti impossibili da realizzare con i processi tradizionali utilizzati finora, tra cui colatura e lavorazione meccanica. Inoltre, le due tecniche additive basate su laser hanno consentito agli esperti di creare geometrie complesse in grado di garantire funzionalità avanzate in un’ampia gamma di materiali a base di leghe complesse. Per offrire una prova concreta dei vantaggi offerti dalle nuove tecnologie, sono stati prodotti dieci dimostratori generici e una serie di componenti di motori di aviazione. I partner dell’iniziativa hanno inoltre elaborato le specifiche per le prove non distruttive relative sia alla deposizione laser di metalli, sia alla fusione laser selettiva, contenenti indicazioni relative ai requisiti delle attrezzature utilizzate per il laser in linea e dei sistemi di prova a ultrasuoni tradizionali. Sono state anche sviluppate tecniche di monitoraggio e di controllo finalizzate alla convalida geometrica durante il processo. Il progetto MERLIN ha offerto una serie di tecnologie rivoluzionarie e ad alto valore per la produzione additiva in grado di garantire un cambiamento radicale sul piano delle prestazioni. Oltre a offrire componenti leggeri e altamente performanti, questi nuovi sistemi registreranno un impatto positivo sull’ambiente e sulla competitività dell’industria aerospaziale.
Parole chiave
Produzione additiva, motori per aeromobili, motore di aviazione, deposizione laser di metalli, fusione laser selettiva
