L'Istituto Federale per la Ricerca e la Verifica dei Materiali (BAM) sviluppa nel progetto SONRISA metodi innovativi per controllare la qualità dei componenti metallici stampati in 3D in modo più rapido, affidabile e conveniente. L'obiettivo è rendere il controllo dei componenti prodotti additivamente nell'aviazione più efficiente e quindi consentire un utilizzo più ampio di tali parti. Grazie al loro peso ottimizzato, questi componenti aiutano anche a ridurre il consumo di carburante e le emissioni.
Gli aerei dovrebbero diventare più leggeri in futuro per risparmiare carburante e proteggere il clima. La produzione additiva gioca un ruolo importante in questo. Con essa è possibile produrre componenti metallici particolarmente complessi, ma anche più leggeri, come ad esempio scambiatori di calore ad alta efficienza. Nell'aviazione, ogni risparmio di peso è vantaggioso, poiché gli aerei sono in servizio per diversi decenni.
Tuttavia, nonostante i loro potenziali vantaggi, la produzione additiva nell'aviazione è ancora utilizzata con cautela. Il motivo: in nessun'altra industria i requisiti di sicurezza sono così elevati. Ogni componente rilevante per la sicurezza deve poter essere controllato senza interruzioni per errori prima di essere installato. Tuttavia, questo è ancora un processo molto dispendioso in termini di tempo e costi nella stampa 3D. Infatti, i componenti sono spesso molto filigranati e progettati in modo individuale. Eventuali difetti come piccole porosità o crepe non sono visibili dall'esterno e i metodi di controllo convenzionali raggiungono qui i loro limiti.
Controllo qualità nel processo di stampa
Qui entra in gioco il progetto SONRISA: il team sviluppa un metodo digitale che consente di monitorare e valutare la qualità di un componente stampato in 3D già durante il processo di produzione. In questo modo, è possibile riconoscere precocemente eventuali errori e ridurre i controlli successivi. "Vogliamo rendere il processo di produzione più trasparente e riconoscere già durante la produzione se un componente soddisfa i rigorosi requisiti dell'aviazione", afferma Gunther Mohr, responsabile del progetto SONRISA presso la BAM. "Questo fa risparmiare tempo, costi e risorse."
Per il progetto vengono combinati diversi sistemi di misurazione che monitorano il processo di stampa 3D, in particolare la fusione laser a letto di polvere. In questo processo, la polvere metallica viene applicata a strati e fusa con un laser. I sistemi di misurazione rilevano, tra l'altro, se la polvere è distribuita uniformemente e se la superficie del componente fornisce indizi su eventuali difetti.
Riduzione dei tempi di controllo
Queste informazioni vengono collegate a immagini radiografiche tomografiche ad alta risoluzione dei componenti. In questo modo, i segnali dei sistemi di monitoraggio possono essere confrontati in modo mirato con le effettive proprietà del componente. Da queste informazioni è possibile dedurre in anticipo quali aree devono essere controllate in modo particolarmente approfondito in futuro. Questo rende il controllo qualità notevolmente più efficiente.
Grazie ai nuovi metodi, i controlli dovrebbero essere significativamente abbreviati, la loro precisione aumentata e un contributo sostanziale alla valutazione affidabile della stabilità del processo e della qualità dei componenti prodotti additivamente dovrebbe essere fornito. Ciò rende l'uso di componenti stampati in 3D per l'aviazione più attraente.
Partner dell'aviazione e della produzione
Al progetto partecipano, oltre alla BAM, aziende leader dell'industria aeronautica e manifatturiera come Boeing Deutschland GmbH, Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH (capofila del consorzio), MTU Aero Engines AG e Materialise GmbH, oltre a Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH come partner associato. Esse portano esperienza pratica e competenza nella ricerca e sviluppo industriale nel progetto. Inoltre, i progressi del progetto vengono discussi a intervalli regolari con l'Agenzia dell'Unione Europea per la Sicurezza Aerea (EASA), per tenere conto fin dall'inizio degli aspetti rilevanti per la certificazione. Il progetto è finanziato nell'ambito del programma di ricerca aeronautica LuFo VII-1 dal Ministero Federale dell'Economia e dell'Energia (BMWE).
Contatto:
www.bam.de
