Stampa 3D per aerospazio, navale, energia: ecco l’innovazione 4.0 di IRCRAM

Nuove tecniche di stampa 3D, algoritmi intelligenti e materiali innovativi, nuove pinze robotiche smart per afferrare i pezzi stampati. Insomma, “innovazioni lungo tutta la filiera”, per rivoluzionare in termini di velocità, costi e sicurezza la produzione di grandi componenti (e degli stampi necessari per realizzarli) di navi, aerei, razzi spaziali.

Sono queste le realizzazioni di IRCRAM 4.0, progetto innovativo centrato su nuovi risultati della manifattura additiva grazie a un approccio tipico dell’Industria 4.0.

Per capire le potenzialità di IRCRAM (acronimo di International Research Center for Robot and Additive Manufacturing 4.0) occorre però fare un passo indietro.

Il progetto IRCRAM nasce in risposta al bando Call Hub Ricerca e Innovazione di Regione Lombardia.

Il bando ha finanziato 33 progetti innovativi di eccellenza, a valere su risorse POR FESR 2014-2020: nel caso di IRCRAM, con oltre 2,6 milioni di euro (su un valore complessivo del progetto di 6,4 milioni).

Il partenariato che lo ha proposto è guidato da Camozzi Automation S.p.A. e comprende due centri di ricerca e due PMI, oltre alla capofila specializzata in sistemi e tecnologie per l’Automazione Industriale: Fondazione Istituto Italiano di Tecnologia -IIT, Kilometro Rosso Innovation District, FAE S.r.l., D&G Impianti Elettrici Snc.

Il Centro di ricerca di Milano

Proprio in vista della collaborazione per IRCRAM l’IIT “ha aperto una sua sede a Milano - ci racconta Mirco Chiodi, R&D Managing Director del Camozzi Research Center -. Con loro abbiamo fatto nascere un Joint Lab dedicato alla Ricerca declinata come parte integrante del plant e della produzione industriale. Abbiamo installato nel nostro Centro Ricerche Camozzi di Milano MasterPrint, la più grande stampante 3D al mondo e abbiamo lavorato in maniera estensiva per renderla ancor più performante e intelligente”.

Masterprint può realizzare manufatti lunghi fino a 12 metri. Il mercato a cui si rivolge è specifico, ma dalle grandi potenzialità di crescita. È quello della realizzazione di componenti funzionali di grandi dimensioni, ad alto valore aggiunto e dei tooling in materiale termoplastico necessari a realizzarli. I settori di riferimento sono in primis quello aerospaziale, ma anche navale, dell’energia e dei trasporti.

L’innovazione portata dalla manifattura additiva in questi settori è evidente. “Prendiamo come esempio il campo aerospaziale: a oggi molti componenti funzionali vengono prodotti mediante l’uso di stampi in metallo – spiega Chiodi -, utilizzare invece una stampante 3D come MasterPrint e materiali termoplastici (o compositi, nel caso di altre stampanti Ingersoll) ha vantaggi evidenti. Anzitutto nei tempi: per produrre gli stessi componenti utilizzando stampi in metallo, ci sono tempi d’attesa che possono essere anche di 6 o 9 mesi - riassume il responsabile del Camozzi Research Center - mentre per stamparne in 3D di analoghi bastano una o due settimane”.

Un esempio perfetto di questo vantaggio strategico è la produzione delle due coppie di Robot che ora monitorano mediante algoritmi intelligenti lo status del nuovo Ponte San Giorgio di Genova. I robot sono stati progettati e realizzati in partnership con IIT in tempi record. Questo anche grazie all’uso di MasterPrint, che è stata usata per la produzione degli stampi necessari alla realizzazione delle strutture in carbonio dei robot.

Lato costi, il risparmio è dato anche da una minor uso di materiali e dalla maggiore flessibilità che permette di realizzare prototipi o variazioni customizzate.

Non ultima, c’è la questione sicurezza: utilizzare stampi 3D permette di automatizzare un processo finora gestito da operatori, e dunque “sottrarli a mansioni potenzialmente pericolose per il calore e la vicinanza ai metalli”.

Il nuovo approccio 4.0

Automatizzare produzioni di manifattura additiva per componenti di grandi dimensioni significa dunque permettere al personale di passare ad altre mansioni, più sicure e gratificanti, come quelle di controllo.

Qui entra in campo l’approccio 4.0: ovvero l’idea di installare su MasterPrint una serie di sensori, per abilitare un controllo intelligente, in real-time e in retroazione del processo di stampa, in modo da controllare e migliorare la precisione dimensionale dei pezzi stampati e le loro proprietà meccaniche.

Su questo punto, il progetto ICRAM 4.0 - concluso a novembre 2022 - ha avviato la fase di test, sempre nel centro di ricerca di Milano. Ora l’obiettivo è quello di passare all’industrializzazione della MasterPrint integrata da sensori.

Del resto “a livello mondiale tutti gli attori principali stanno lavorando per andare in questa direzione. Grazie a IRCRAM - conclude Chiodi - noi oggi siamo un passo davanti agli altri. E vorremmo mantenere e incrementare questo vantaggio competitivo”, nel mercato dei grandi manufatti realizzati in 3D”.

La formazione al Kilometro Rosso

Anche per questo, il progetto ha guardato “all’intera filiera: quello che abbiamo voluto fare è cambiare approccio alla manifattura additiva dall’inizio alla fine del processo. Perché un prodotto stampato in 3D richiede una progettazione del tutto diversa, e ha caratteristiche differenti. La sua resistenza meccanica ad esempio può non essere isotropa come la controparte prodotta con metodi tradizionali”.

Non a caso allora IRCRAM 4.0 ha portato anche alla messa a punto di grip robotiche (i tool necessari alla presa di manufatti) sensorizzate, studiate insieme all’IIT, “in grado di distinguere i diversi gradi di resistenza dei prodotti che stanno maneggiando”.

E ancora, il progetto ha visto anche lo studio di nuovi materiali termoplastici, compositi e metallici da utilizzare per la stampa 3D di grandi dimensioni; e di nuove tecniche di progettazione in 3D, diffuse sul territorio grazie a corsi attivati nel campus Kilometro Rosso.

Per saperne di più consulta la scheda sul progetto.

Per scoprire di più sulle potenzialità del Fondo Europeo di Sviluppo Regionale per la Lombardia, visita la pagina web sulle altre iniziative finanziate dal POR FESR sul territorio.