Il progetto IRCRAM 4.0 (International research center for robot and additive manufacturing 4.0) punta a sviluppare la produzione automatizzata in stampa 3D di componenti funzionali di grandi dimensioni, utilizzando algoritmi intelligenti e materiali innovativi, oltre a nuove pinze robotiche smart atte ad afferrare i pezzi stampati in additivo.

IRCRAM è stato proposto da un partenariato guidato da Camozzi Automation, che coinvolge anche due centri di ricerca, ossia l’IIT – Istituto Italiano di Tecnologia di Genova e Kilometro Rosso Innovation District, e due PMI, FAE e D&G Impianti Elettrici. Il progetto è stato presentato nell’ambito del bando Call Hub ricerca e innovazione della Regione Lombardia,  che ha assegnato a IRCRAM finanziamenti per 2,6 milioni di euro su un valore complessivo di 6,4 milioni. Il bando nell’insieme ha finanziato un totale di 33 progetti di eccellenza a valere su risorse POR FESR 2014-2020.

Obiettivo del progetto è sviluppare le potenzialità dell’additive manufacturing quale tecnologia dirompente per portare innovazione su tutta la filiera, aumentando produttività e sicurezza riducendo costi e scarti di materiale nella produzione di grandi componenti e degli stampi necessari a realizzarli, per applicazioni su navi, aerei e razzi spaziali. Centrale per la realizzazione del progetto la stampante 3D MasterPrint di Ingersoll Machine Tools, la più grande stampante 3D al mondo in grado di realizzare manufatti in additivo della lunghezza di fino a 12 metri.

“Nell’ambito della collaborazione al progetto, l’IIT ha aperto una propria sede a Milano – racconta Mirco Chiodi, R&D managing director Camozzi Research Center -. Con loro abbiamo fatto nascere un Joint Lab per la ricerca declinata come parte integrante della produzione industriale. Nel nostro Centro Ricerche Camozzi di Milano abbiamo quindi installato Masterprint, e abbiamo lavorato in modo estensivo per rendere la macchina ancora più performante e intelligente“.

Il mercato cui MasterPrint si rivolge è la produzione di componenti funzionali di grandi dimensioni ad alto valore aggiunto, e dei tooling in materiale termoplastico impiegati per fabbricarli, guardando soprattutto al mercato aerospaziale, ma anche ai settori navale, dell’energia e dei trasporti.

Settori nei quali la manifattura additiva porta evidenti e notevoli vantaggi, come spiega ancora Chiodi: “Prendiamo come esempio il campo aerospaziale: ad oggi molti componenti funzionali vengono prodotti mediante l’uso di stampi in metallo. 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, mentre per stamparne in 3D di analoghi bastano una o due settimane”.

Un lampante esempio dei vantaggi strategici che la tecnologia offre è rappresentato dalla produzione con MasterPrint degli stampi che sono stati impiegati per realizzare le strutture in carbonio delle due coppie di robot che oggi monitorano grazie ad algoritmi intelligenti lo stato di salute del nuovo Ponte San Giorgio di Genova. Robot che sono stati progettati e realizzati proprio in partnership con l’IIT in tempi record.

Diversi sono quindi i benefici dati dalla stampa 3D in applicazioni di questa portata, a partire dalla riduzione dei materiali impiegati e dei costi correlati, fino alla maggiore flessibilità e velocità nel realizzare prototipi e customizzazioni. Oltre certamente alla maggiore sicurezza degli operatori, che possono essere distolti da lavori potenzialmente pericolosi a causa delle temperature coinvolte e della vicinanza ai metalli.

In tal senso è in particolare l’automazione della produzione additiva nella manifattura di grandi componenti che può consentire di dedicare personale a lavori più sicuri e gratificanti, come ad esempio mansioni di controllo. Nell’ambito del progetto entra quindi in gioco qui l’approccio 4.0, che ha comportato l’installazione di una serie di sensori su MasterPrint. Questo ha permesso il controllo smart e in real-time della stampante, con retroazione sul processo di stampa per ottenere un miglioramento della precisione dimensionale e delle proprietà meccaniche dei pezzi stampati. Dopo la conclusione a novembre 2022, il progetto IRCRAM ha quindi avviato la fase di test presso il centro di ricerca a Milano, puntando ora alla industrializzazione della MasterPrint integrata da sensori.

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

In tal senso, IRCRAM 4.0 ha quindi portato anche alla messa a punto di grip robotiche sensorizzate, studiate insieme all’IIT e capaci di distinguere i diversi gradi di resistenza dei prodotti che stanno maneggiando. Infine, il progetto ha visto anche lo studio di nuovi materiali termoplastici, compositi e metallici da utilizzare per la stampa 3D di grandi dimensioni, oltre a nuove tecniche di progettazione in 3D, diffuse sul territorio grazie a corsi attivati nel campus Kilometro Rosso.