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Stampa 3D di metallo e senza strutture di supporto

HS Automation ha sviluppato una cella laser per la produzione additiva di metallo in collaborazione con KUKA. Il processo di saldatura laser con il KR IONTEC consente di produrre parti metalliche complesse in modo economico e senza problemi di materiale.


Il robot KUKA rivoluziona la produzione additiva di metallo di strutture complesse

Le sfide che l’industria dei metalli deve affrontare sono sempre più numerose: con un nuovo tipo di stampa 3D di metallo in una cella di automazione modulare, HS Automation e KUKA stabiliscono nuovi standard. La stampante 3D per metallo combina i robot della famiglia KR IONTEC con una tavola inclinabile rotante che si muove in sincronia con il braccio del robot in base alle specifiche del pezzo. Sei laser di saldatura all’estremità della testa di stampa di Meltio fondono con precisione il filo alimentato sul materiale di supporto o sul pezzo in lavorazione. Il componente finito non richiede alcuna o soltanto una minima post-elaborazione. Lavorando insieme, gli sviluppatori del sistema ottengono uno spreco minimo di materiale e bassi costi di produzione con opzioni di progettazione quasi illimitate. La tecnologia produce utensili, pezzi e stampi a forma libera con le proprietà dei materiali dell’acciaio inossidabile, del titanio, dell’Inconel e dell’acciaio strutturale. Secondo gli esperti, presto sarà possibile stampare in 3D anche il rame.
Ciò consente anche la stampa 3D di modelli bionici e di strutture complesse, come quelle utilizzate nella costruzione leggera e nella prototipazione. Le PMI beneficiano di una produzione rapida di pezzi di ricambio e di un risparmio di energia e materiali. L’utilizzo di soluzioni software innovative come KUKA.CNC rende la tecnologia ancora più interessante per le piccole e medie imprese. Grazie a KUKA.CNC, le strutture precedentemente progettate con un software CAD o un sistema CAM possono essere eseguite direttamente, senza dover convertire il file CAD in KUKA Robot Language (KRL).
Il fornitore di servizi di automazione HS Automation ha sede a Vöhringen, nel Baden-Württemberg, e collabora con KUKA dal 2017.

Stampa metallica 3D con KR IONTEC e tavola inclinabile rotante di KUKA

Un innovativo processo di stampa 3D di metallo consente di risparmiare materiale e di produrre parti complesse in modo economico.

Come funziona la stampa 3D per il metallo con i robot KUKA?

Nel campo della fabbricazione additiva del metallo, nascono innovazioni ogni minuto. L’obiettivo è quello di produrre in modo efficiente dal punto di vista dei costi a partire da lotti piccoli, di ridurre il consumo di materiale e di ridurre i tempi di finitura. L’esperto di automazione HS Automation soddisfa questi requisiti della moderna produzione nell’industria metallurgica con la cella di saldatura laser 3D. La stampante 3D salda strato per strato su un portapezzi. 
La tecnologia di produzione additiva trae vantaggio dalla mobilità spaziale del robot e della tavola inclinabile.
A differenza della sinterizzazione laser, il supporto non viene abbassato, ma il braccio del robot muove il laser in sincronia con la tavola inclinabile rotante su cui è montato il supporto. Il sistema DKP-400 V2, anch’esso sviluppato da KUKA, posiziona il pezzo in modo che la testa di stampa possa sempre saldare il nuovo materiale nel punto giusto. L’oggetto 3D pre-progettato cresce strato per strato. Le strutture di supporto, comuni nella stampa metallica 3D convenzionale, diventano obsolete, così come la gestione della polvere, che avviene con altre stampanti laser 3D o con la sinterizzazione laser di metalli. Un’altra differenza è la dimensione dei pezzi prodotti: le applicazioni convenzionali hanno una dimensione limitata di circa 50 x 50 cm. La tecnologia di HS Automation produce anche pezzi di grandi dimensioni.
Il laser del sistema di stampa metallica 3D applica strati di spessore pari a 2 mm.

Opportunità e possibilità della stampa 3D in metallo 

L’uso di un robot assolutamente misurato garantisce la precisione che distingue l’applicazione di stampa metallica dalla concorrenza esistente. “Con la soluzione robotica, stiamo ampliando enormemente le possibilità di produzione”, afferma Rolf Steidinger, amministratore delegato e direttore commerciale di HS Automation, a proposito del potenziale della stampante 3D per metallo. Il processo risolve ad esempio i problemi dei pezzi di ricambio, poiché i componenti non più disponibili possono essere prodotti internamente.

Quando un pezzo non può essere prodotto in modo convenzionale, l’uso di questo apparecchio è inevitabile.

Rolf Steidinger, amministratore delegato di HS Automation
Per i pezzi fabbricati in modo convenzionale, il processo convince grazie ai costi ridotti e a una produttività quattro volte superiore. La brasatura laser riduce sia la quantità di materiale necessario che i tempi di finitura rispetto alla fresatura o alla tornitura di un blocco metallico completo. Il potenziale di risparmio qui è fino al 98% del materiale. Questi punti di forza si dimostrano soprattutto nella produzione di utensili, nella costruzione di impianti speciali e nella produzione di prototipi. Questo accelera la produzione, il collaudo e l’ottimizzazione di componenti ottimizzati per il flusso, ad esempio delle turbine eoliche.
L’amministratore delegato e direttore commerciale Rolf Steidinger vede un enorme potenziale nella tecnologia di stampa metallica 3D.

Vantaggi della produzione additiva per il metallo

L’innovativa combinazione di robot, tavola inclinabile e testina di stampa laser stabilisce nuovi standard nella stampa metallica 3D.
  • Uso efficiente dei materiali

    Gli scarti di metallo si riducono drasticamente rispetto alla fresatura. La stampa 3D funziona senza strutture di supporto o polvere di metallo.
  • Efficienza dei costi e sostenibilità

    Il processo convince con una produttività quattro volte superiore e un risparmio del 90% sui costi rispetto alla produzione convenzionale.

  • Massima libertà di progettazione

    La produzione additiva di metallo è particolarmente vantaggiosa quando sono richieste strutture complesse o oggetti a doppio spessore.
  • Microstruttura ottimale

    La stampante 3D per metallo costruisce oggetti con uno spessore di 2 mm. L’apparecchio produce anche pezzi pieni in metallo o in lega.
Il robot utilizzato per la stampa metallica 3D lavora in una cella laser di 5 x 4 x 4 metri.

La stampa metallica 3D per le industrie del futuro: Mobilità elettrica e tecnologia medica

La precisione della brasatura laser di metalli guidata da robot porta la nota applicazione della stampa metallica a un nuovo livello. Ad esempio, il sistema robot è in grado di produrre oggetti a doppio spessore, come i componenti con canali di raffreddamento interni. La testina di stampa, dotata di sei laser da 200 watt, lavora due diversi materiali metallici in un’unica parte stampata, oltre a stampare singoli materiali.
Possono essere lavorati quasi tutti i materiali: acciaio inossidabile, titanio, acciai per utensili, leghe di nichel. Il nostro partner laser Meltio sta attualmente lavorando alla stampa del rame. Ciò significa che il suo utilizzo per i progetti di mobilità elettrica è a portata di mano”, prevede Marc Steidinger.
L’amministratore delegato Marc Steidinger (a sinistra) controlla la qualità della stampa metallica 3D con il collaboratore Lukas Nill.
L’amministratore delegato di HS Automation, responsabile della gestione tecnica del progetto, vede le aree di applicazione principalmente nella produzione di pezzi di ricambio, nello sviluppo di serie e nella tecnologia medica. Nella costruzione di prototipi, gli utenti beneficiano della completa personalizzazione flessibile dei parametri di stampa. In futuro le articolazioni artificiali del ginocchio in titanio e altri impianti medici potranno essere personalizzati per il paziente grazie alla stampa metallica 3D.

Sfruttare le sinergie: HS Automation è un partner di sistema KUKA dal 2017

Con circa 20 dipendenti, HS Automation persegue l’obiettivo di rendere l’automazione produttivamente utilizzabile anche per altre piccole e medie imprese (PMI). Rolf Steidinger vede l’azienda come un partner per un settore tedesco delle PMI più efficiente e sostenibile: “Supportiamo alcuni dei nostri clienti con la produzione automatizzata da 24 anni. Insieme, sviluppiamo costantemente soluzioni all’avanguardia e a prova di futuro”.

Nell’ambito della partnership di sistema KUKA, in vigore dal 2017, le due aziende sfruttano i reciproci punti di forza in modo orientato alle soluzioni e proficuo: accesso diretto alle sfide pratiche, competenza specifica del settore, strumenti della KUKA Robotic Republic e vasta esperienza applicativa. Gli esperti di HS Automation progettano e costruiscono linee di produzione complete: dal caricamento della macchina, all’immissione delle misure e al taglio, fino alla segatura e all’avvitatura o chiodatura automatizzate. Tuttavia, realizzano anche progetti individuali, come le celle per saldatura a punti. Prima della messa in funzione, HS Automation utilizza anche prodotti KUKA come KUKA.Sim per garantire il successo del progetto. Gli esperti lo utilizzano per pianificare in anticipo le dimensioni della stanza, i raggi di movimento e le aree di sicurezza dell’impianto.

Gli amministratori delegati Marc e Rolf Steidinger stanno aprendo nuove prospettive di produzione con la stampante metallica 3D, in particolare per le PMI.

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