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LA MERAVIGLIA DA SAN GALLO

Con la IMPACT 4530, UNITED GRINDING Group ha sviluppato la prima macchina utensile additiva industriale al mondo "Made in Switzerland" proprio nella piccola San Gallo. Come è stato possibile?

 

La cattedrale di San Gallo in stile architettonico tardo barocco si trova a pochi chilometri dal polo dell'innovazione, dove IRPD ha sviluppato la IMPACT 4530

LA IMPACT 4530 già disponibile per la vendita si trova nel centro di sviluppo IRPD di San Gallo in uno spazio appositamente progettato. La sua fama leggendaria la precede: la prima macchina utensile per la produzione additiva a livello industriale al mondo. Qui non vengono rettificati i pezzima prodotti. "A differenza della tecnologia di produzione classica, in cui il materiale viene asportato e rimosso da un blocco massiccio mediante lavorazione meccanica", spiega Paul Kössl, Responsabile Business Development & Marketing della UNITED GRINDING Group, a capo dell'azienda dal maggio 2021, "in questo caso il componente viene realizzato in modo additivo, pezzo per pezzo, strato per strato, a partire da polvere metallica mediante fusione tramite laser (processo LPBF)." Il "volto" della IMPACT 4530 è un display touch screen da 54" di dimensioni quasi umane, dal design intuitivo e di facile utilizzo. Questa interfaccia uomo-macchina trasmette le immagini live del processo di microsaldatura da una telecamera collocata nello spazio di installazione e le integra con i comandi e le informazioni sull'andamento del processo. Tramite UNITED GRINDING Digital Solutions™ i dati vengono trasferiti nel sistema operativo C.O.R.E. "Per noi è stato importante riuscire a integrare la IMPACT 4530 in modo semplice anche nella rete di sistemi altamente automatizzati e consentire un collegamento in rete efficiente con altre macchine utensili", afferma Kössl.

 

LA DANZA DEL LASER

La IMPACT 4530 è composta da due diverse unità macchina disaccoppiate tra loro. Il nucleo della macchina termostabilizzato, sottovuoto e montato su un supporto per ma chine in ghisa, lo spazio di montaggio e l'unità di alimentazione pensata come struttura saldata creano un'area operativa e di carico separata che, insieme al sistema integrato di cambio automatico dei contenitori di polvere metallica a tenuta di gas e dei componenti, consente alla macchina di funzionare senza entrare in contatto con la polvere metallica. Quando la IMPACT 4530 è in funzione, visualizza sullo schermo, come in una danza, dei laser simili a quattro fiamme gialle che creano cerchi, linee, angoli e contorni su uno strato di polvere di metallo. Questa tecnica è nota come fusione laser selettiva della polvere metallica nel processo LPBF (Laser Power Bed Fusion) che realizza con due o quattro laser industriali a fibra da 1.000 watt ciascuno.

 

« IL PROCESSO DI STAMPA 3D CONSENTE DI PRODURRE COMPONENTI CHE NON SAREBBE POSSIBILE REALIZZARE CON LA LAVORAZIONE TRADIZIONALE." »
Alex Frauchiger, responsabile dello sviluppo dei processi e dei materiali

LE IDEE DIVENTANO SUBITO REALTÀ

Alla fine sulla piastra si materializzano componenti in metallo, saldati insieme strato per strato. Le polveri metalliche sono disponibili in diverse qualità e in leghe a base di acciaio, alluminio, titanio e nichel, nonché in metalli speciali: la scelta e la miscela corrette sono fondamentali per garantire la qualità dei prodotti. Uno dei maggiori vantaggi della stampa 3D è che nuove idee creative possono essere realizzate rapidamente e a costi contenuti, afferma Michael Schneider, responsabile Servizi additivi e Customer Care di IRPD. "Ciò crea inevitabilmente componenti migliori e quindi prodotti migliori." Insieme a Pascal Brunner, Kai Gutknecht e Alex Frauchiger, Schneider è uno degli esperti che dal 2016 hanno svolto un ruolo chiave nello sviluppo della IMPACT 4530. Perché per creare pezzi come dal nulla, spiega Schneider, sono sufficienti i dati CAD 3D del pezzo da realizzare, da cui la stampante ricava le informazioni sugli strati. In questo modo, la tempistica della deflessione del laser viene generata da un sistema di specchi che riveste per fusione i singoli strati punto per punto per creare il pezzo.

"Il processo di stampa 3D consente di produrre componenti che non sarebbe possibile realizzare con la lavorazione tradizionale", afferma Alex Frauchiger, responsabile dello sviluppo dei processi e dei materia li, sottolineando così il vantaggio più importante connesso alla produzione additiva. Non si tratta di replicare il processo classico, ma di ripensare i componenti stessi, sfruttando così il valore aggiunto della produzione additiva. "Si comincia sempre con l'analizzare dove la produzione additiva apporta effettivamente un valore aggiunto", spiega. Può trattarsi di una produzione più rapida, di nuove funzioni o di una combinazione di elementi.

STAMPA 3D VS PROBLEMI ALLA CATENA DI FORNITURA

La velocità è un aspetto importante, concorda Pascal Brunner, responsabile dello sviluppo del prodotto e della meccanica IMPACT. "Non è necessario cambiare utensili, fissare nuovi pezzi grezzi o impostare la macchina per ogni lavoro", afferma. È sufficiente il file del software CAD 3D che contiene tutti i dati di processo rilevanti. Non avendo bisogno di configurazione, la IMPACT può essere messa in funzione in pochi minuti ed è estremamente versatile. In virtù dei suoi vantaggi, è indicata per la produzione in tempi rapidi di un'ampia gamma di componenti complessi, dal primo pezzo alla produzione in serie, e questo non solo per i ricambi, ma anche per la produzione standard e per nuovi progetti.

"Con una topologia dei componenti più specifica si possono ottimizzare diversi processi e attività in vari settori dell'ingegneria meccanica", spiega Frauchiger, esperto di materiali, "perché la funzionalità di utensili e componenti si decide spesso in base alla loro superficie". La produzione additiva può quindi intervenire in modo mirato su proprietà come la protezione dalla corrosione e dall'usura, la scorrevolezza e il comportamento dei lubrificanti e adattarle alle esigenze dei clienti. I potenziali clienti sono tanto differenti quanto le capacità di IMPACT: la classica officina, le case automobilistiche e l'industria aerospaziale.

ATMOSFERA INNOVATIVA

Tanta innovazione dallo stesso team nella piccola San Gallo: come è potuto accadere? Innanzitutto, l'IRPD non è una normale azienda di ingegneria meccanica. Già l'edificio modulare in vetro e acciaio sulla Lerchenfeldstraße è insolito: un polo di innovazione e media center noto in tutta la regione come "Startfeld". Qui le macchine sono disposte come veri e propri oggetti di esposizione e di tanto in tanto appare un giovane ingegnere che si copre il viso con una visiera di plexiglas per metterne in funzione una. L'atmosfera è contagiosa, tutti sentono di far parte di qualcosa di grande. Le origini dell'azienda risalgono agli anni '90 nell'ambito dell'ambizioso progetto "Institut Rapid Product Development" della scuola intercantonale di ingegneria di San Gallo (ISG), della Scuola politecnica federale e del Politecnico federale di Zurigo.

"Sperimentare l'interazione tra ricerca e sviluppo e allo stesso tempo lavorare a stretto contatto è semplicemente straordinario", afferma Frauchiger. Il team è orgoglioso di mostrare i due modelli precedenti della IMPACT 4530, che ancora oggi vengono utilizzati quotidianamente per l'ulteriore sviluppo dei processi di produzione additiva e per la produzione di componenti. La nuova 4530 costituisce quindi la terza generazione della macchina a soddisfare gli elevati standard del settore.

« "LA IMPACT 4530 È DOTATA DELLA RIVOLUZIONARIA ARCHITETTURA HARDWARE E SOFTWARE C.O.R.E. ED È QUINDI COMPATIBILE CON TUTTI GLI ALTRI MARCHI DEL GRUPPO »
Kai Gutknecht, Responsabile Sviluppo Software

L'APPROCCIO DI SAN GALLO

Questo approccio universitario da start-up è uno dei motivi per cui una delle macchine utensili più innovative al mondo è stata progettata proprio qui a San Gallo, a pochi chilometri dalla magnifica cattedrale barocca. L'altro motivo è l'integrazione in un gruppo di aziende leader a livello internazionale nella costruzione di macchine utensili. Dal 2019 UNITED GRINDING Group è l'unica azionista di IRPD, ma già prima era in essere una collaborazione pluriennale. "Possiamo sfruttare le sinergie e quando cerchiamo aiuto lo troviamo, sia in termini di know-how che di competenze", racconta Michael Schneider. La IMPACT 4530 viene progettata a San Gallo, ma prodotta dalla consociata STUDER a Thun, a circa 200 chilometri di distanza. D'altro canto, le consociate beneficiano della produzione additiva di IRPD. Ad esempio, gli ugelli del nuovo sistema di raffreddamento SmartJet® vengono realizzati con il processo di stampa 3D.

I clienti beneficiano inoltre di una serie di vantaggi in termini di facilità d'uso, collegamento in rete, elaborazione intelligente dei dati e automazione: "La IMPACT 4530 è dotata dell'architettura hardware e software C.O.R.E. ed è quindi compatibile con tutti gli altri marchi del gruppo", spiega Kai Gutknecht, responsabile dello sviluppo del software. "La buona collaborazione all'interno del team e con UNITED GRINDING", aggiunge, "è il motivo principale per cui la IMPACT 4530 esiste oggi." Cenni di assenso, volti sorridenti, buon umore. "Alla fine sono i clienti a trarne vantaggio e questo è il successo più grande per noi", afferma Kössl, che ci accompagna fuori dallo "Startfeld" sulla Lerchenstrasse, dove ci attende il paesaggio montano di San Gallo, il luogo in cui è avvenuto un piccolo miracolo con la IMPACT 4530 grazie al lavoro di squadra, al knowhow e alla convinzione che con la volontà si possono realizzare cose straordinarie.

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