DREAM: un progetto da 3,2 milioni di euro di cui INSTM sarà capofila

Driving up Reliability and Efficiency of Additive Manufacturing, in una parola DREAM. È il progetto triennale che il Consorzio INSTM coordinerà nell’ambito del Programma Quadro UE Horizon 2020 con l’Unità di Ricerca di Modena e Reggio Emilia coordinata dalla Prof.ssa Elena Bassoli, responsabile scientifico dell’intero progetto, l’Unità di Ricerca di Parma (prof.ssa Federica Bondioli) e l’unità di Ricerca di Ancona (Prof. Mengucci). Oltre a INSTM che farà, come già detto, da capofila, in DREAM sono coinvolti altri otto partner provenienti da cinque diversi stati membri della EU tra cui Ferrari SpA.

Ma quali sono le finalità di DREAM?

Il progetto è riuscito a ottenere oltre 3,2 milioni di euro di finanziamenti, di cui circa 700 mila andranno al Consorzio e consentiranno l’assunzione di quattro giovanni ricercatori. Grazie a questo stanziamento i partners si prefiggono di migliorare in modo significativo le prestazioni del processo produttivo Powder Bed Fusion (PBF) per tre diversi materiali (titanio, alluminio e acciaio) impiegati per la realizzazione di componenti da utilizzare nei campi dell’automotive (Ferrari), ma della protesica (Adler Ortho France) e della produzione di stampi per stampaggio ad iniezione (RB). Tra i partner,infatti, c'è anche il leader mondiale dei produttori per al stampa 3D di materiali metallici EOS.

Cos’è la PBF?

È una delle tecnologie chiave per la trasformazione del sistema manifatturiero italiano. Il PBF è una tecnologia di tipo “Additive Manufacturing” (AM), un termine che identifica tutti quei processi produttivi in cui un oggetto, generalmente di forma complessa, è realizzato per sovrapposizione di strati sottili di polvere di materiale che sono poi fusi da una sorgente di calore. Nel caso specifico, la PBF si avvale di una macchina costituita da una camera di lavorazione dove le polveri vengono distese e lavorate in atmosfera controllata per evitare la loro ossidazione e a temperature vicine a quelle della loro fusione, per minimizzare la potenza della sorgente di calore, che per la PBF è un laser. Dopo aver steso il letto di polveri, il laser lo scansiona fondendo le zone desiderate, che poi solidificando creeranno un layer su cui sarà deposto il successivo strato di materiale. Il processo viene ripetuto fino ad ottenere l’oggetto desiderato. Tra i vantaggi della tecnica, la possibilità di soddisfare la necessità di produrre componenti di maggior complessità a livello geometrico e con forma molto vicina a quella del componente finale, richiesto dal disegno di progetto, oltre a un risparmio sullo scarto di lavorazione nel caso di materiali costosi, come titanio, alluminio e acciaio.

Le linee di ricerca

Nonostante i già riconosciuti pregi della PBF, la tecnica può essere ottimizzata in termini di affidabilità, di velocità di lavorazione, di abbattimento dei costi, di possibilità di utilizzo di materie prime di qualità superiore, anche attraverso approcci di tipo Life Cycle Assessment (LCA)/Life Cycle Costing (LCC) come strumenti per valutare e quantificare gli impatti e i benefici sociali e ambientali del ciclo di vita di un prodotto, dall’estrazione delle materie prime al suo fine vita. Inoltre, DREAM si focalizzerà sulla possibilità di produrre componenti con durata a fatica regolabile e significativamente aumentata, così come con maggiore resistenza a elevati rapporti di forza-peso applicati. Tra gli obiettivi di DREAM c’è anche lo sviluppo di una filiera competitiva per aumentare la produttività delle tecnologie AM che utilizzano laser e agevolare un significativo passo avanti verso una produzione industriale su larga scala.
In sintesi, il progetto si concentrerà su queste linee di ricerca:

  • ottimizzazione della modellazione e della topologia dei componenti prodotti;
  • miglioramento delle materie prime utilizzate, in modo da evitare contaminazioni;
  • perfezionamento dei processi produttivi, anche attraverso update del software di controllo della strumentazione AM, per consentire la produzione ad alto rendimento;
  • configurazione dei parametri di funzionamento del laser della PBF per il suo utilizzo su leghe di titanio nanostrutturate con dimensioni granulometriche invariate. La realizzazione di questo punto porterebbe a una spinta supplementare verso una maggiore produttività, considerato che le polveri nanostrutturate metalliche possono essere processate più velocemente e con minor consumo di energia.

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