Università di Las Palmas de Gran Canaria

Il Gruppo di ricerca per la produzione avanzata integrata dell'Università di Las Palmas de Gran Canaria conduce ricerche sui processi produttivi. Gli studi del gruppo comprendono diversi ambiti di ricerca consolidati, tra cui la lavorazione dei polimeri, la produzione additiva, le fibre naturali e la bioproduzione.

Le attività del gruppo di ricerca sono incentrate su corsi universitari e ricerche pubbliche e private. La maggior parte dei progetti di ricerca è finanziata con fondi pubblici con l'obiettivo di generare conoscenze e sviluppare il settore R&S e tecnologie innovative per la società. Tuttavia, i progetti sono sviluppati anche per vari tipi di enti privati nei settori dell'aeronautica, della metallurgia e dell'agricoltura.

Sviluppare elettrodi EDM in rame con la tecnologia FFF per metalli di Markforged.

L'obiettivo è sviluppare elettrodi EDM in rame usando la tecnologia FFF per metalli di Markforged. L'obiettivo principale è avvalersi della più moderna tecnologia per affrontare nuove sfide e scoprire soluzioni di produzione innovative. La Metal X e sistemi simili sono acquisiti per la R&S nella produzione di componenti in metallo usando la produzione additiva, a completamento dei vari processi convenzionali impiegati dal gruppo di ricerca (produzione sottrattiva, fusione e deformazione).

L'attenzione è rivolta allo sviluppo di elettrodi EDM. L'elettroerosione è una tecnica usata principalmente per produrre parti complesse da metalli duri o difficili da lavorare. In genere si presta ai materiali conduttivi, ma in determinate condizioni può essere lavorata anche la ceramica isolante.

A giugno 2021 il cliente ha scelto le stampanti 3D Metal X e Mark Two. Queste stampanti sono state scelte specificamente poiché sono le uniche in grado di condurre R&S su leghe metalliche e compositi a matrice termoplastica ad alte prestazioni.

L'adozione della tecnologia Markforged ha fornito un'attrezzatura di produzione additiva all'avanguardia, fungendo da riferimento non soltanto per il Gruppo per la produzione avanzata integrata ma anche per altri gruppi che lavorano alla biomeccanica, alle protesi, ecc. L'utilizzo di una tecnologia innovativa consente al gruppo di ricerca di affrontare problemi estremamente complessi e di aumentare la propria rilevanza trovando soluzioni a sfide sempre più impegnative.

Markforged non offre soltanto tecnologie economicamente competitive, ma contribuisce anche a migliorate l'esperienza e le conoscenze nello sviluppo di attrezzature, semplificando la produzione delle parti sin dall'inizio e riducendo al minimo la probabilità di errori.

“Le tecnologie di sinterizzazione laser dei metalli sono considerate un'alternativa alla produzione additiva. Il costo di queste tecnologie è più elevato, ma non sempre restituiscono una qualità superficiale migliore”, ha affermato Pablo Rubén Bordón Pérez, ingegnere industriale e relatore presso il Dipartimento di Ingegneria meccanica.

Il gruppo ha affrontato sfide correlate al costo finanziario dell'investimento e all'incapacità di produrre parti in metallo con progettazioni geometriche complesse usando le loro attrezzature a un prezzo ragionevole.

“A prescindere dall'infrastruttura del gas richiesta per la tecnologia Markforged Metal X, è stato facile integrare questa tecnologia per via delle sue dimensioni compatte e della semplicità dei requisiti tecnici”, ha continuato Pablo Rubén Bordón Pérez.

Le parti stampate con le due stampanti Markforged erano provini di piccole dimensioni e gli sviluppi iniziali erano incentrati sulla ricerca di una soluzione per la realizzazione di elettrodi EDM in rame.

Il rame è uno dei materiali compatibili con la tecnologia Metal X, ed è un materiale ideale per gli elettrodi EDM. Questo apre una vasta gamma di possibilità per la realizzazione di elettrodi in rame con la tecnologia Metal X.

Vi sono numerose applicazioni a seconda dei materiali. Nel campo della ricerca, i materiali maggiormente disponibili offrono una vasta gamma di possibilità affascinanti; i materiali usati dipendono dal progetto di ricerca specifico.

“L'utilizzo di questa attrezzatura ha aumentato le capacità tecniche degli addetti promuovendone l'autostima attraverso lo sviluppo di nuovi componenti o la risoluzione dei problemi, cose fino a ieri impensabili”, ha affermato Pablo Rubén Bordón Pérez.

Prove tecnologiche
La fabbricazione a fusione di filamento (FFF) per metallo è un processo innovativo di produzione additiva in grado di creare parti in metallo complesse da una serie di materiali tra cui il rame. Uno dei suoi vantaggi sta nelle nuove opportunità che offre per il Rapid Tooling, ovvero la realizzazione rapida di nuove strumentazioni.

Questo comporta lo sviluppo di un elettrodo in rame usando la tecnologia FFF per metallo per l'elettroerosione (EDM, Electrical Discharge Machining) e confrontandone le performance con quelle del rame elettrolitico convenzionale. Per l'analisi iniziale degli elettrodi Markforged e di quelli elettrolitici sono state condotte prove di densità, conduttività elettrica e spettroscopia EDX.

Sono stati condotti esperimenti su precedenti progettazioni EDM e sono state implementate ottimizzazioni usando algoritmi genetici per stabilire un quadro comparativo per i due elettrodi. Infine, sono state eseguite prove finali di elettroerosione per valutare il tasso di usura degli elettrodi, la rugosità delle parti e il tasso di asportazione del materiale per i due elettrodi. I risultati EDM dimostrano che la tecnologia FFF per metallo può essere usata per realizzare elettrodi EDM funzionali con tassi di asportazione del materiale e ruvidità delle parti comparabili agli elettrodi convenzionali ma con un'usura degli elettrodi superiore. Ciò è dovuto principalmente a porosità interna, vuoti e altre imperfezioni osservati usando la microscopia elettronica a scansione ad emissione di campo..

Come centro di ricerca che acquista attrezzature con finanziamenti pubblici, non vi è un ritorno dell'investimento convenzionale come nel settore privato. Tuttavia, date le possibilità di sviluppo e innovazione associate alla tecnologia Markforged, è corretto affermare che questa tecnologia non solo porta a risparmi a lungo termine nella fase di produzione, ma facilita anche l'acquisizione di nuovi finanziamenti e risorse.

“Grazie ai risultati promettenti della tecnologia Markforged, è molto probabile che il nostro centro di ricerca implementerà altre tecnologie della stessa società in futuro”, ha concluso Pablo Rubén Bordón Pérez.

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