La produzione additiva ad arco elettrico (WAAM) è andata oltre il semplice meccanismo di risparmio sui costi per diventare un potente strumento che garantisce una libertà di progettazione senza limiti per i componenti dell’industria pesante. Questo white paper illustra come la deposizione robotizzata strato per strato elimini i vincoli fisici della lavorazione sottrattiva e della fusione, consentendo agli ingegneri di progettare esclusivamente in funzione delle prestazioni strutturali piuttosto che della praticità di produzione. Supportato da applicazioni reali come la girante ENGIE e il montante delle sospensioni BMW, il documento illustra in dettaglio come l’ottimizzazione topologica, i principi del Design for Additive Manufacturing (DfAM) e i software avanzati di integrazione consentano una maggiore efficienza dei materiali, il consolidamento dei componenti e funzionalità multimateriale.
Risultati principali:
- Efficienza estrema dei materiali: i metodi sottrattivi tradizionali producono spesso rapporti “Buy-to-Fly” (BTF) estremamente elevati, fino a 20:1, ma la tecnologia WAAM li riduce a 1,2:1. La girante ENGIE da 350 kg ne è un esempio perfetto: evitando l’utilizzo di una billetta solida da 2.500 kg, la tecnologia WAAM ha depositato solo 500 kg di materiale, eliminando oltre 2.000 kg di scarti e completando la stampa in soli 9 giorni.
- Geometrie senza limiti: l’assenza di stampi consente di ottenere spessori delle pareti variabili, canali di raffreddamento interni complessi e strutture autoportanti (con sporgenze fino a 60 gradi). Consente inoltre la stampa multimateriale, permettendo agli ingegneri di personalizzare le proprietà all’interno di un unico componente, come ad esempio una base in ER70 rivestita in Inconel 625.
- Sezione "Consolidamento e sostenibilità": il caso di studio relativo al supporto dell'ammortizzatore BMW dimostra come la tecnologia WAAM sia in grado di consolidare assemblaggi complessi in singoli componenti altamente ottimizzati. Questi componenti consolidati resistono a carichi ciclici elevati senza richiedere una fresatura post-produzione completa, riducendo al contempo drasticamente le emissioni di produzione e il peso.
- Progettazione per WAAM (DfAM): Per massimizzare l'efficienza di deposizione, gli ingegneri devono allineare i progetti alle caratteristiche fisiche dell'arco. Ciò richiede la progettazione di percorsi utensile continui per mantenere una distribuzione uniforme del calore, ridurre al minimo le partenze e gli arresti, progettare fori orizzontali a forma di goccia e mantenere spessori delle pareti regolari.
- Il ponte software: la conversione di progetti CAD complessi in percorsi utensile robotizzati realizzabili richiede piattaforme software avanzate come MetalXL. MetalXL funge da motore di controllo predittivo, ottimizzando i percorsi del robot per ridurre al minimo il “tempo di volo”, gestendo i vincoli relativi alla larghezza fisica del cordone e simulando la stampa per prevenire sollecitazioni termiche o collisioni della torcia.
