Figura1 – Esempio dell’effetto della collisione tra il raschietto della stampante 3D e il componente nel letto di polvere.
La fabbricazione additiva di componenti metallici è sempre più diffusa, grazie anche alla libertà progettuale che assicura. Simufact Additive di MSC Software è lo strumento collaborativo utilizzato con successo da Safran Additive Manufacturing.
di Clara Moriconi (*)
L’Additive Manufacturing è un processo che viene utilizzato nei centri di produzione Safran ormai da alcuni anni. Safran Additive Manufacturing, piattaforma tecnologica legata a Safran Tech, il centro di ricerca dedicato, intende supportare la diffusione della tecnologia additiva all’interno del Gruppo. Innanzitutto, raccomandando strumenti e procedure standard attraverso la valutazione e validazione di soluzioni tramite use cases, e poi accompagnando le aziende del Gruppo stesso nella distribuzione e nell’utilizzo di tali strumenti.
La fabbricazione additiva di componenti metallici è sempre più diffusa in tutti i settori industriali. Un grande vantaggio di questa tecnologia è la libertà che consente a livello di progettazione della geometria, permettendo la creazione di forme ottimizzate in base alla funzione desiderata. La fabbricazione additiva inizia a essere utilizzata per la produzione seriale di componenti altamente tecnologici, in particolare nel settore aeronautico e spaziale. Un altro beneficio dell’utilizzo della stampa 3D è la possibilità di ridurre il peso, il costo e la complessità della produzione di componenti, senza sacrificare l’affidabilità e la resistenza dei materiali.
Sebbene alcune applicazioni siano già in produzione, molte sono ancora allo stadio di prototipazione. Di conseguenza, al fine di espandere l’uso dell’Additive Manufacturing (AM) e ottenere il massimo da questa tecnologia, è essenziale accelerare la capacità di modellare il processo di AM nel dettaglio, e più in generale di migliorarne la comprensione da parte dei dipendenti del Gruppo coinvolti.
Figura2 a, b, c, d, e
Esempio della fessurazione sul componente LBM creatasi durante il processo produttivo a causa delle distorsioni e predizione delle sollecitazioni con Simufact Additive sul componente (in rosso).
LA SIMULAZIONE DEL PROCESSO
Uno dei processi di fabbricazione additiva in cui Safran è particolarmente interessata è la fusione laser selettiva (Laser Melting Beam). La simulazione di questo processo è finalizzata all’identificazione di problemi associati alla distorsione del componente durante il processo di fabbricazione, così come il potenziale rischio di rottura della parte e della struttura di supporto.
Safran ha coinvolto MSC Software, che offre una soluzione unica che copre l’intero processo di Additive Manufacturing: dalla fase iniziale di fusione della parte al completamento di un trattamento HIP-Hot Isostatic Pressing finale, includendo tutte le operazioni di post-processazione, come il trattamento termico per la riduzione delle sollecitazioni, la rimozione del basamento e del supporto. Si tratta della soluzione Simufact Additive.
Safran Additive Manufacturing ha utilizzato il software in modo iterativo come parte degli studi di fattibilità per il supporto alla produzione, per sviluppare e validare virtualmente il processo, al fine di ridurre l’iterazione fisica sulle machine; più a monte, nella fase di progettazione, per verificare la fattibilità tecnica di un componente e prendere in considerazione gli specifici limiti legati al processo di produzione già in fase di progettazione.
Simufact Additive consente l’identificazione di potenziali problemi di deformazione del componente durante la fase produttiva e le operazioni successive, il rischio di collisione con il recoater, e anche il possibile rischio di rottura della parte o della struttura di supporto. Le figure 1 e 2 illustrano due tipologie di rottura che possono accadere durante processi di Additive Manufacturing: collisione tra il raschietto della stampante e il pezzo in lavorazione durante il processo produttivo, e formazione di una spaccatura di grandi dimensioni durante il processo di stampa 3D a causa delle sollecitazioni intrinseche nel componente durante le fasi produttive.
I BENEFICI DI SIMUFACT ADDITIVE IN SAFRAN
L’uso di Simufact Additive ha consentito di risparmiare molto tempo nella preparazione della produzione, grazie alla natura predittiva del software, che limita le iterazioni nella fase di produzione, utilizzando a monte uno sviluppo virtuale, ma anche durante la fase di progettazione, che ha consentito di anticipare effetti e limitazioni del processo a livello di design del prodotto.
Uno dei valori aggiunti di Simufact Additive è che consente di unire due attività: l’ingegneria e la produzione. Da un lato, persone del gruppo ingegneria che progettano componenti con un forte focus sulle prestazioni della parte durante l’utilizzo, e dall’altro lato l’ufficio metodi, che gestisce i processi industriali e i vincoli associati. Simufact Additive è una soluzione adatta alle aziende che utilizzano il metodo di progettazione integrata “simultaneous engineering”, che include da subito nel progetto tutte le aree di business coinvolte. Inoltre, il software è facile da usare, con un’interfaccia intuitiva e orientata alle aziende, che consente di acquisirne velocemente l’utilizzo.
CONCLUSIONI
Safran Additive Manufacturing ha tratto pienamente vantaggio dal valore aggiunto di Simufact Additive al fine di garantire l’integrazione dei processi di produzione additiva nei suoi processi di sviluppo “prodotto-processo”, sia a monte, durante la progettazione del prodotto, sia a valle per il lancio della produzione.
Safran Additive Manufacturing ora si sta concentrando nell’estendere l’uso di Simufact Additive a diverse tipologie di componenti e di materiale, con l’obiettivo di migliorare complessivamente il processo di progettazione additiva. MSC Software supporta Safran Additive Manufacturing e l’intero Gruppo nel raggiungimento di questo obiettivo attraverso questa soluzione che si integra nella catena di valore della produzione additiva, assicurando qualità e continuità digitale al processo globale. ©TECNeLaB
(*) Clara Moriconi, Responsabile del Team Metodi, Strumenti e Applicazioni in Safran Additive Manufacturing, Francia.
Per approfondire le potenzialità della simulazione nel campo aerospaziale, in applicazioni legate all’Additive Manufacturing, ma non solo, MSC Software ha organizzato il convegno “Aerospace Simulation Gets Real”, a Roma, nelle giornate del 5 e 6 giugno 2019.