L’industria aerospaziale si evolve grazie alla nuova collaborazione tra la divisione Hexagon Manufacturing Intelligence e Nikon Slm, che ha portato alla riprogettazione di un importante componente del sistema carburante dell’Airbus A330. Attraverso la manifattura additiva e la simulazione avanzata, il progetto ha raggiunto degli ottimi risultati in termini di leggerezza, precisione e sostenibilità.
Manifattura additiva: cos’è e come funziona
Per chi non lo sapesse, la manifattura additiva (o comunemente nota stampa 3D) è un processo di produzione che consente di creare oggetti tridimensionali aggiungendo materiale strato dopo strato.
A differenza dei metodi tradizionali di produzione sottrattiva, che prevedono la rimozione di materiale da un blocco iniziale, la manifattura additiva costruisce i componenti direttamente da un modello digitale, utilizzando materiali come metallo, plastica o resine.
In ambito industriale (al pari di quello scientifico), questa tecnologia offre vantaggi significativi, tra cui la possibilità di creare geometrie complesse, ridurre gli scarti di materiale e ottimizzare la produzione per progetti personalizzati o su larga scala, rendendola ideale per settori come l’aerospaziale, l’automotive e il biomedicale.
Airbus e il problema del separatore aria-carburante
Hexagon e Nikon Slm, in collaborazione con Airbus Operations, hanno affrontato la sfida della riprogettazione del separatore aria-carburante (Fuel Air Separator), un componente cruciale che alimenta l’Unità di Potenza Ausiliaria (APU) del velivolo A330.
Si tratta di un dispositivo che rimuove l’aria dal sistema di alimentazione a carburante dell’APU, garantendo che quest’ultimo possa alimentare i sistemi essenziali dell’aeromobile quando i motori principali sono spenti.
Parliamo però di un dispositivo fabbricato con più di 30 singoli pezzi, che richiedono saldatura e assemblaggio manuali. Un processo ad alta intensità di manodopera, che inevitabilmente si traduce in lunghi tempi di consegna, limitando inoltre le possibilità di miglioramento del design.
La soluzione di Hexagon e Nikon Slm
Per superare questi ostacoli, Airbus Operations e Nikon Slm hanno avviato uno studio per ottimizzare la produzione e le prestazioni del separatore d’aria. Il risultato è la creazione di un processo innovativo che, attraverso il sistema NXG XII 600 di Nikon Slm (stampante 3D multi-laser per grandi formati), ha permesso di semplificare la produzione, ridurre i tempi di consegna e ottimizzare l’installazione.
Oltre a Nikon, anche Hexagon ha contribuito in maniera determinante, riprogettando il componente con il workflow Design for Additive Manufacturing (DfAM), strumento adottato per massimizzare il potenziale del sistema di stampa 3D avanzato.
In particolare, grazie al software Msc Apex Generative Design di Hexagon, sono stati consolidati i sopraccitati 30 pezzi in un unico componente leggero, rispettando tutti gli standard strutturali e prestazionali richiesti. Inoltre, gli strumenti di simulazione Simufact di Hexagon sono stati impiegati per ottimizzare il processo di stampa e prevedere eventuali deformazioni, garantendo tolleranze geometriche precise. Alla fine, con questa soluzione è stato possibile realizzare un prototipo semplificato e più efficiente. E con un peso ridotto del 75% (è passato da 35 kg a meno di 8,8 kg).
In più, la tecnologia impiegata ha ridotto significativamente i tempi di consegna e di produzione. La parte più grande è stata infatti prodotta in sole 68 ore, sfruttando i dati di stampa ottimizzati del software AMSTUDIO di Hexagon, che hanno permesso di utilizzare appieno la stampante NXG XII 600.
E grazie al peso ridotto del pezzo, la riduzione dei tempi di produzione e la maggiore efficienza ottenuta attraverso il processo di produzione, sarà inoltre possibile ridurre il consumo di carburante. Si tratta di un risultato davvero importante, che apre nuove strade all’utilizzo della manifattura additiva e della progettazione basata sulla simulazione nell’industria aerospaziale.
