Aerospazio – Caracol ha sviluppato una tecnologia integrata di Additive Manufacturing, che utilizzando supporti robotici e una testa di estrusione brevettata, è capace di produrre componenti di metri di dimensioni, con geometrie molto complesse, utilizzando materiali compositi ad alte performance.
di Violetta Nespolo
Grazie a questa tecnologia, Caracol supera i limiti dimensionali delle tradizionali stampanti industriali con costi operativi inferiori rispetto a processi tradizionali, raggiungendo anche gli ambiziosi obiettivi di sostenibilità dei suoi clienti. Utilizzando l’additive manufacturing insieme ad altri processi con soluzioni ibride come con CNC per rifinire i dettagli di un componente e soddisfare le tolleranze dimensionali dei clienti, o con la laminazione in carbonio per raggiungere elevati requisiti di performance meccaniche richiesti da certe applicazioni. In particolare, Caracol sta lavorando in settori avanzati come l’aerospace – dove l’inserimento di questa soluzione innovativa sta portando a notevoli benefici nella produzione di tooling, attrezzature e supporti alla fabbricazione di aero strutture, droni e applicazioni spaziali.
Caracol Prima in Italia a Realizzare Tooling per l’aerospazio di Grandi Dimensioni
in Materiale Composito Tramite la sua Tecnologia di Additive Manufacturing
Caracol realizza tooling aerospaziale di grandi dimensioni in materiali compositi tramite la sua tecnologia innovativa di Additive Manufacturing che sfrutta bracci robotici per generare significativi vantaggi di costo, sostenibilità e lead time di produzione.
Attualmente nella filiera per la fabbricazione di aero strutture, droni ed applicazioni spaziali, numerosi attrezzi ed utensili per la realizzazione di parti volanti vengono prodotti in metallo con tecniche di fresatura dal pieno. I componenti realizzati vengono poi successivamente assemblati manualmente per andare a comporre il tool finale. Questo processo comporta lunghi lead-time di produzione ed assemblaggio (fino a 2-4 mesi per realizzare 1 singolo attrezzo) e, a causa della significativa asportazione e conseguente spreco di materiale metallico che ne deriva, il risultato sono elevati costi di produzione ed una mancanza di sostenibilità dei processi produttivi.
Per risolvere questi problemi e guidare l’innovazione all’interno della supply-chain Aerospaziale, Caracol lavora insieme ad alcuni grandi gruppi internazionali aiutandoli a sostituire i processi tradizionali. In particolare, l’azienda è attiva nella produzione di attrezzi di posizionamento e foratura a depressione per la lavorazione dei pannelli fusoliera di varie aero strutture, dando vita ai primi tool Aerospaziali di grandi dimensioni prodotti tramite Additive Manufacturing in materiale composito in Italia. In un flusso integrato completamente digitale il tool viene stampato in monoscocca e poi rifinito in CNC, permettendo così di raggiungere le tolleranze dimensionali di 0,1 mm e la rugosità di 1,6 μm richieste dai requisiti dell’applicazione.
Grazie allo sviluppo di algoritmi software proprietari ed allo sviluppo hardware di un sistema innovativo di estrusione brevettato, Caracol ha trasformato dei supporti robotici in una tecnologia integrata di Additive Manufacturing. La soluzione sviluppata permette la produzione di componenti in monoscocca fino a cinque metri, con geometrie molto complesse e “direct printing” di materiali compositi ad alte performance meccaniche e termiche come PP, PA12 e PPS caricati fino al 40% con fibre di vetro e carbonio. Grazie a questa tecnologia, Caracol supera i limiti dimensionali delle tradizionali stampanti industriali con costi operativi inferiori rispetto a processi tradizionali e ad altre soluzioni sul mercato. Inoltre, per raggiungere gli ambiziosi obiettivi di sostenibilità dei suoi clienti, la tecnologia è stata studiata per assicurare un processo che stampando direttamente da pellet va ad eliminare e potenzialmente a riutilizzare la gran parte degli scarti produttivi, tipici dei processi sottrattivi.
L’inserimento di questa soluzione innovativa nelle filiere produttive aerospaziali ha portato numerosi benefici per i clienti andando più che a dimezzare i tempi di produzione, ad eliminare ogni tipo di assemblaggio manuale con la produzione in monoscocca, e a tagliare drasticamente gli sprechi di materiale, il tutto accompagnato da un significativo vantaggio di costo di acquisto delle parti nell’ordine del 30-50%.
Il risultato è stato possibile tramite la combinazione dell’expertise unica nella realizzazione di tooling e componenti aerospaziali dei clienti con cui Caracol lavora a stretto contatto, insieme al profondo know-how sulla Manifattura Additiva per applicazioni avanzate di grandi dimensioni, che ha sviluppato essendo tra le prime realtà in Europa ad esplorarne i vantaggi sui grandi formati.
Questo è solo il primo passo per lo sviluppo di una supply-chain aerospaziale sempre più digitalizzata, efficiente e sostenibile, che nella produzione di tooling, parti volanti e componenti funzionali sfrutti appieno i vantaggi di flessibilità produttiva, alleggerimento e riduzione costi derivanti da questa tecnologia.
Caracol collabora con D-Orbit per realizzare Serbatoi
per Deployer di Satelliti stampati in 3D
L’innovazione di Caracol in campo aerospace non si ferma al tooling. Ad oggi, infatti, l’azienda sta verticalizzando l’applicazione della sua tecnologia su settori industriali ad alta performance e lavorando in conformità con i requisiti della certificazione AS9100. Oltre al tooling, Caracol ha già portato avanti vari progetti con i suoi clienti nel mondo aerospaziale utilizzando il proprio know-how e tecnologie per l’ingegnerizzazione e produzione di una varietà di applicazioni come parti di deployer per satelliti, casing ad alta complessità geometrica per sistemi di avionica, insieme a vari progetti di ricerca su componenti prodotti con materiali compositi per l’utilizzo in autoclave.
Un caso interessante è quello che la società sta sviluppando insieme a D-Orbit, azienda innovativa specializzata in soluzioni che migliorare il business spaziale. Una realtà giovane e illuminata come quella di D-Orbit vede infatti nelle tecnologie di Additive Manufacturing un grande potenziale per migliorare l’efficienza della propria produzione. Insieme le due aziende stanno sperimentando su diversi progetti, tra cui la produzione di serbatoi per il trasporto di ossido di diazoto sui loro deployer di satelliti.
Le tradizionali soluzioni utilizzano serbatoi standard prodotti in metallo, uniti insieme per riuscire a contenere la quantità di gas richiesta per far funzionare il deployer e rilasciare in orbita i satelliti trasportati. Le aziende hanno quindi studiato una soluzione di manifattura ibrida che combina la stampa 3d del mandrino del serbatoio con materiale composito (i.e., PPS o PEEK rinforzato con fibra di carbonio) con la laminazione in carbonio, tramite l’applicazione di molteplici strati impregnati di fibra di carbonio.
I vantaggi di questo processo ibrido sono svariati. Innanzitutto, la drastica riduzione nel peso del serbatoio, che impatta direttamente sul peso finale del deployer per satelliti e di conseguenza sul costo che l’azienda deve sostenere per il lancio. Questa tecnica di manifattura poi è sia più economica che più sostenibile in confronto alle alternative tradizionali. Inoltre, riduce i tempi per la produzione di componenti su misura, che richiederebbero il doppio del tempo con tecniche alternative, e quindi permettendo all’azienda di rispettare i tempi molto stretti dettati dai lanci.
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