Il riuso dei materiali nell’additive manufacturing: l'approccio sostenibile di Prima Additive

In un panorama manifatturiero in continua evoluzione, l'Additive Manufacturing (AM) è emersa come un elemento di innovazione, rimodellando i paradigmi di produzione tradizionali con la sua capacità di creare geometrie complesse e semplificare la gestione degli scarti di produzione. In mezzo a questa ondata di trasformazione si trova Prima Additive, un pioniere italiano dedicato al miglioramento della competitività dell’additive manufacturing del metallo.

Prima Additive, azienda specializzata del Gruppo Prima Industrie, vanta un'esperienza pluridecennale nel settore dei macchinari industriali e dei sistemi laser per il material processing. Questa ricca eredità di conoscenze, combinata con un'incessante ricerca dell'innovazione, posiziona Prima Additive come partner di fiducia per le aziende di tutto il mondo. La nostra esperienza spazia dalla stampa 3D del metallo alla saldatura laser, garantendo soluzioni complete per diverse esigenze di produzione.

Tuttavia, come per qualsiasi progresso tecnologico, la produzione additiva presenta una serie di sfide. Uno dei temi più urgenti in questo settore è l'uso efficiente e sostenibile dei materiali, in particolare delle polveri metalliche. Riconoscendo questo, Prima Additive ha posto una notevole enfasi sul riutilizzo dei materiali, studiando come eseguire un efficace riciclo dei materiali nell'Additive Manufacturing. Con i nostri sforzi, miriamo ad affrontare le implicazioni ambientali ed economiche dei materiali di scarto, con l’obiettivo di ridurli al minimo.

La sostenibilità ambientale per noi non è solo una “buzzword”, è un impegno. Il settore manifatturiero, storicamente, ha contribuito in modo significativo all’inquinamento ambientale. Tuttavia, con l'Additive Manufacturing, c'è l'opportunità di riscrivere questa narrazione. Riutilizzando e riciclando le polveri metalliche, possiamo ridurre drasticamente i materiali di scarto, minimizzare l'impronta di carbonio e promuovere un'economia circolare.  Ciò non solo si rivela un vantaggio per l'ambiente, ma si traduce anche in risparmi sui costi per le aziende, rendendolo uno scenario vantaggioso per tutti.

La nostra dedizione alla sostenibilità è evidente nei nostri continui sforzi di ricerca e sviluppo. Investiamo molto nella comprensione delle complessità del riutilizzo della polvere metallica nella produzione additiva. Ciò comporta lo studio delle proprietà delle polveri metalliche usate, la valutazione di quanto e come queste siano adatte ad essere riutilizzate senza perdere le proprietà originali e per lo sviluppo di processi per garantire una qualità costante. Il nostro obiettivo è quello di definire standard che le aziende possano adottare per affidarsi a materiali riciclati senza compromettere l'integrità del prodotto finale.

Inoltre, l'impegno di Prima Additive va oltre la semplice ricerca. Collaboriamo attivamente con gli stakeholder del settore, le istituzioni accademiche e gli enti di ricerca per condividere le conoscenze e guidare il progresso collettivo. Promuovendo tali collaborazioni, miriamo ad accelerare l'adozione di pratiche sostenibili in tutto il settore della manifattura additiva. Allo stesso modo, collaboriamo con le aziende produttrici di polveri di metallo con l’obiettivo di fornire ai nostri clienti materiali sempre più performanti.

I fattori coinvolti nel riutilizzo della polvere metallica

L’additive manufacturing del metallo ha innegabilmente rivoluzionato il panorama manifatturiero, offrendo una libertà di progettazione senza precedenti. Tuttavia, man mano che la tecnologia matura, l'industria deve affrontare la sfida di garantire un uso sostenibile dei materiali. Uno degli aspetti più critici di questa spinta alla sostenibilità è il concetto di riutilizzo dei materiali, in particolare per quanto riguarda le polveri metalliche.

Come già saprai, le polveri metalliche sono la linfa vitale di molti processi di Additive Manufacturing. Le loro qualità, uniformità e proprietà influenzano direttamente le prestazioni del prodotto finale. Tuttavia, dopo ogni ciclo di produzione additiva, non tutta la polvere metallica viene fusa nel prodotto finale. Una parte significativa rimane inutilizzata e può essere potenzialmente riutilizzata. A questo punto sorge spontanea la domanda: quante volte le polveri metalliche possono essere riutilizzate senza compromettere la qualità del prodotto?

Il processo Laser Powder Bed Fusion (LPBF) è altamente sensibile alla qualità della polvere perché si basa sulla creazione di un letto di polvere preciso e uniforme per ogni strato della costruzione. La qualità della polvere influisce direttamente sullo spessore e sulla densità dello strato, che sono fondamentali per ottenere la risoluzione desiderata e le proprietà meccaniche del componente finale. Di conseguenza, il riciclaggio delle polveri nella tecnologia LPBF richiede un'attenta gestione per garantire che la polvere rimanga all'interno della distribuzione granulometrica specificata e sia priva di contaminanti che potrebbero influire sul comportamento di fusione e sulla qualità del pezzo. Per questo è necessaria la fase di setacciatura per rimuovere le particelle sovradimensionate e la pratica della miscelazione con polvere vergine per mantenere proprietà coerenti.

La tecnologia Direct Energy Deposition (DED), dall'altra parte, è più tollerante alle variazioni della qualità della polvere perché la polvere viene depositata direttamente nella pozza fusa creata dal laser sulla superficie del pezzo. Questo processo è meno influenzato dai problemi di scorrevolezza della polvere e stratificazione uniforme che sono fondamentali nella Powder Bed Fusion. Tuttavia, la DED richiede comunque di prestare la dovuta attenzione alla fluidità della polvere e alla stabilità del flusso di alimentazione per garantire tassi di deposizione stabili e mantenere elevata la qualità del pezzo finito. Il riciclaggio delle polveri nella Direct Energy Deposition dovrebbe concentrarsi quindi maggiormente sul mantenimento della composizione chimica della polvere, poiché le variazioni possono avere un impatto significativo sulle proprietà meccaniche e sull'integrità della parte finale.

La nostra ricerca in merito, partendo da studi di rinomate istituzioni accademiche di tutto il mondo, ha approfondito questa questione. Il consenso è che le polveri metalliche, in particolare quelle come le leghe di titanio e le leghe di nichel, possono subire più cicli di produzione additiva senza un degrado significativo delle loro proprietà. Questo è un punto di svolta per il settore. Riutilizzando le polveri metalliche, i produttori possono ottenere notevoli risparmi sui costi e ridurre l'impatto ambientale associato all'estrazione di nuovi materiali.

Tuttavia, il processo non si limita alla semplice raccolta e il riutilizzo della polvere non fusa. Diversi fattori devono essere considerati. Ad esempio, la distribuzione granulometrica della polvere può cambiare dopo ogni ciclo, influenzando potenzialmente le proprietà del prodotto finale. Inoltre, dei contaminanti possono essere introdotti nella polvere, richiedendo processi di pulizia e setacciatura approfonditi.

I vantaggi del riutilizzo e del riciclo delle polveri metalliche nella manifattura additiva sono molteplici. Dal punto di vista ambientale, promuove un'economia circolare, riducendo la necessità di nuove materie prime e minimizzando gli sprechi. Dal punto di vista economico, offre un notevole risparmio sui costi, soprattutto se si considerano gli elevati costi associati ad alcune polveri metalliche. Inoltre, riducendo la dipendenza da nuove fonti di materiali, i produttori possono ottenere catene di approvvigionamento più efficienti e al riparo dalla volatilità del mercato.

In sintesi, il futuro dell'Additive Manufacturing dipende anche dalla capacità di questa tecnologia di ispirare e attivare pratiche sostenibili. Riutilizzare e riciclare la polvere metallica non è solo una decisione rispettosa dell'ambiente, ma anche strategica. Man mano che il settore continua a crescere, i produttori che adottano queste pratiche sostenibili otterranno senza dubbio un forte vantaggio competitivo rispetto ai concorrenti.

Guidare il cambiamento in tutto il settore: l’impatto delle soluzioni di Prima Additive

Nell'ambito dell'Additive Manufacturing, disporre di macchine affidabili ed efficienti gioca un ruolo fondamentale. In Prima Additive, siamo orgogliosi di offrire una gamma di soluzioni all'avanguardia su misura per soddisfare le diverse esigenze industriali, il tutto sostenendo la causa della sostenibilità.

Ma le nostre soluzioni non sono efficienti soltanto in termini di prestazioni, ma anche in fatto di sostenibilità. Come discusso nelle sezioni precedenti, infatti, il riutilizzo e il riciclo dei materiali sono fondamentali per il futuro dell'Additive Manufacturing e quindi le nostre macchine sono progettate in quest'ottica, garantendo una gestione ottimale delle polveri e facilitando processi di riciclo efficienti.  

Per essere sempre più efficienti nell’utilizzo della polvere, sia nella sua gestione che nel suo riutilizzo, abbiamo sviluppato soluzioni funzionali per una gestione delle polveri più automatizzata possibile. Ad esempio, sulla nostra piattaforma della 300 Family, è presente un sistema di gestione automatica delle polveri che consente di caricare nella macchina e riciclare automaticamente la polvere inutilizzata. Al termine di ogni job di stampa, è possibile estrarre la camera di lavoro dalla macchina e portarla all'unità di depolverazione. All'interno della stazione di depolverazione la polvere non utilizzata viene raccolta e setacciata, e tramite l'unità di setacciatura collegata alla macchina tramite un trasportatore pneumatico è possibile reintrodurre automaticamente la polvere nella macchina in closed loop.

Lo stesso accade anche nel caso di macchine più grandi, come quelle della 400 Family, che dispone di un sistema automatico di gestione delle polveri, che dopo la fase di depolverazione permette di setacciare e riciclare la polvere, reintroducendola in macchina in un ciclo chiuso tramite un sistema di alimentazione automatica delle polveri. In casi come questo, è anche possibile scalare le operazioni, collegando fino a cinque macchine allo stesso sistema di gestione delle polveri. Allo stesso modo, un sistema come questo è fondamentale quando si tratta di gestire la polvere riciclata in quanto consente di miscelare polvere vergine e polvere riutilizzata, regolando la percentuale dell'una e dell'altra a seconda delle necessità.
L'impatto di Prima Additive non si limita alla fornitura di macchine. Ci impegniamo attivamente in diversi settori industriali, promuovendo l'adozione dell'Additive Manufacturing e delle sue pratiche sostenibili. Dal settore aerospaziale a quello automobilistico, dall'energetico al medicale, i nostri sistemi si rivolgono a un'ampia gamma di applicazioni. Ogni settore presenta una serie di sfide e le nostre soluzioni customizzate, supportate dalla nostra vasta esperienza, sono sempre all'altezza della situazione.

Al di là delle prestazioni e delle applicazioni settoriali, c'è una visione più ampia che guida Prima Additive: una visione di un futuro sostenibile. Crediamo che la produzione additiva abbia il potenziale per ridefinire la produzione, rendendola più rispettosa dell'ambiente ed efficiente sotto il profilo delle risorse. Promuovendo il riutilizzo e il riciclaggio dei materiali, non stiamo solo affrontando le sfide immediate, ma stiamo anche plasmando il futuro del settore.

La sostenibilità ti appassiona e vorresti sfruttare tutto il potenziale della manifattura additiva? Contatta Prima Additive oggi stesso e scopri come possiamo collaborare per avere un impatto duraturo.