L’additive manufacturing offre opzioni di produzione agili, flessibili e locali che possono supportare il cambiamento di strategia del business aziendale negli scenari post-covid. La capacità di produrre da file digitali 3D i componenti necessari rappresenta infatti una risposta ai problemi a livello di supply chain e service portate dalle limitazioni agli spostamenti di merci e persone nell’emergenza Covid-19. La facilità di apportare modifiche, aggiunge Eleonora Atzeni, professore associato di tecnologie e sistemi di lavorazione al Politecnico di Torino, e la possibilità di produrre diversi pezzi nella stessa sessione si sposano inoltre con il trend della mass customization dei prodotti.

“Un primo ostacolo all’adozione dell’additivo nel manifatturiero è però rappresentata dall’aspetto della finitura superficiale dei pezzi stampanti in additivo – spiega Atzeni -. Per migliorare le caratteristiche estetiche e tribologiche delle parti è possibile impiegare gli stessi trattamenti di finitura superficiale che vengono utilizzati anche per le parti prodotte con tecniche tradizionali. Parliamo quindi anche qui di sabbiatura, che offre però poca omogenità nei risultati, o di metodi abrasivi più massivi e veloci. La loro applicazione alle parti stampate in additivo comporta però alcune difficoltà, come quella di raggiungere le superfici più interne nelle geometrie complesse dei pezzi prodotti”.

Altra possibilità per incrementare le proprietà estetiche e tribologiche delle parti fabbricate in additivo sono i metodi con ablazione laser, applicazione interessante per le macchine laser. Queste possono ad esempio combinare diverse fonti laser, impiegandone una per la fusione della polvere e la seconda per la microlavorazione e la finitura.

Un altro problema legato alla finitura dei componenti prodotti in additivo riguarda però anche le tolleranze dei pezzi, inadatte a soddisfare le richieste di molte applicazioni industriali. Qui la soluzione è ricorrere a lavorazioni ibride che combinano tecniche additive e sottrattive CNC, in modalità a cinque assi per poter lavorare le sofisticate geometrie dei componenti.

“Combinando tecniche additive e sottrative accade però che quelli che sono i vantaggi dell’additive manufacturing – libertà di design, ottimizzazione topologica, riduzione di pesi – si trasformano in altrettanti problemi – dice Atzeni -. La natura dei componenti prodotti in additivo comporta infatti difficoltà nel bloccare il pezzo per la lavorazione CNC, così come nel definire l’orientamento e i percorsi utensile adatti. La riduzione del peso e di rigidità possono inoltre comportare un aumento delle vibrazioni e il cambiamento dei carichi specifici solitamente applicati nelle lavorazioni, oltre alla difficoltà di raggiungere con gli utensili le caratteristiche meno accessibili del componente”.

Le lavorazioni possono quindi essere svolte in serie, alternando lavorazione additiva e sottrattiva, spostando il componente stampato in additivo alla macchina CNC. Ancora più vantaggioso risulta però combinare processi additivi e sottrattivi in un unico processo, evitando non solo il riposizionamento del pezzo nel passaggio tra le diverse macchine, ma consentendo di accedere in modalità sottrattiva alla finitura delle parti del componente mentre queste vengono stampate, per poi proseguire con l’aggiunta di materiale.

“La definizione della migliore sequenza tra apporto e sottrazione di materiale resta una sfida – dice infine Atzeni -, per cui serve uno studio attento e con il contributo di competenze molteplici per la corretta configurazione del workflow ottimale. La formazione di persone che siano in grado di gestire il processo e le macchine saranno quindi fondamentali in futuro, per risolvere problemi come la definizione con un software CAM dei percorsi utensile più efficaci nell’evitare collisioni in particolari sottrattivi cui si sia aggiunto del materiale in additivo. O ancora, per studiare e compensare le deformazioni legate ai cicli di raffreddamento e riscaldamento nel processo additivo. Inoltre, in una lavorazione ibrida, il refrigerante impiegato in asportazione si mischia alla polvere, riducendo il tasso di recupero possibile del materiale. Si tratta di sfide che dovranno essere affrontate e risolte per rendere il processo più efficiente, adatto alla produzione industriale del futuro”.