L’Università di Pavia diventa un polo per la stampa 3D di metalli

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La stampante Renishaw nel laboratorio 3DMetal dellì'Università di Pavia

La stampa 3D di metalli ha trovato la propria alma mater a Pavia.
«Tutti sapete che è bravissimo e che è simpatico. Ma forse sapete meno, anche se non credo che questo termine si concili molto con la manifattura additiva, che è anche trapanante». Così il magnifico rettore dell’Università di Pavia Fabio Rugge ha definito un gongolante Ferdinando Auricchio, professore ordinario del dipartimento di ingegneria civile e architettura dell'Università di Pavia, nel corso dell’inaugurazione di 3DMetal@UniPV, il nuovo laboratorio di manifattura additiva nato con lo scopo di produrre componenti metallici di interesse dei partner industriali e di svolgere attività di ricerca sull’ottimizzazione dei dispositivi e la simulazione del processo.

Un laboratorio che è sorto proprio per l’entusiasmo e la capacità di Auricchio di individuare un obiettivo e di perseguirlo con la determinazione di un trapano, costruendo un modello che ha visto attuata a pieno titolo la linea vincente che stanno perseguendo molte università italiane negli ultimi tempi: la sinergia concreta tra il mondo della ricerca e quello delle imprese.

Un’università, due imprese

3DMetal@UniPV nasce infatti dalla collaborazione con due aziende manifatturiere che hanno investito, insieme all’università pavese, in una linea produttiva completa di stampante metallica con tecnologia a letto di polvere, forno per i trattamenti termici, centro di lavoro verticale per post lavorazione (questo per la verità ancora da comprare) e unità di sabbiatura.

Le due aziende sono la Fluid-o-Tech, specializzata nella progettazione e produzione di pompe volumetriche e sistemi per la gestione dei fluidi, e La Marzocco, che si occupa della produzione di macchine per il caffè.

Il progetto unisce così il mondo dell’impresa e della ricerca allo scopo di sviluppare un percorso di crescita delle competenze nel campo della stampa 3D metallica, con la piena consapevolezza che le imprese sono sempre più attratte dalle nuove tecnologie produttive basate sulla manifattura additiva per le notevoli potenzialità in termini di flessibilità, velocità, impatto tecnologico.

In concreto il progetto si propone di sviluppare competenze di progettazione specifiche per l’additive manufacturing, studiare e capire potenzialità e limitazioni attuali della tecnologia additiva metallica, comprendere gli aspetti fisici legati al processo per prevedere e ottimizzare le prestazioni delle parti prodotte.

Un budget da oltre un milione di euro

Per questo laboratorio gli accordi tra università e aziende coinvolte prevedono un progetto con un budget triennale di circa un milione di euro e messa a disposizione di una linea produttiva composta da una Renishaw AM400 (camera di stampa di 250 x 250 x 300 mm e laser 400W), da un centro di lavoro a tre assi per le operazioni di finitura per asportazione e dai sistemi ausiliari, forno per i trattamenti termici fino a 1150°C in ambiente inerte, sabbiatrice, macchina di taglio).

Il progetto prevede anche l’impiego di personale tecnico adeguatamente formato, dedicato esclusivamente all’uso delle attrezzature e quindi al progetto, in stretto contatto con i responsabili delle imprese coinvolte e con un gruppo selezionato di docenti, ricercatori, studenti di dottorato dell’Università.

Più esattamente, come ha dichiarato con estrema trasparenza Auricchio nel corso dell’inaugurazione, le due società hanno messo circa 250.000 euro a testa, mentre l’Università di Pavia ha messo sul piatto il resto, per un investimento totale che fino a oggi è stato di 390.000 euro per la stampante, di 120.000 euro per il personale dedicato e di 130.000 euro per le altre attrezzature, escluso il centro di lavoro che come dicevamo non è stato ancora acquisito.

Altri investimenti hanno riguardato la dotazione di software del laboratorio, che comprende i programmi di gestione e simulazione QuantAM di Renishaw, HyperWorks di Altair, Ansys e 3D Experience di Dassault Systèmes.

La linea di produzione del nuovo laboratorio prevede anche, per la finitura dei pezzi, questo forno per trattamenti termici fino a 1150°C in ambiente inerte

Attrezzati per la produzione

Le attrezzature sono già al lavoro nel laboratorio. Con il tecnico dedicato e il contributo del personale delle imprese e dell’Università è stata avviata una vera e propria attività produttiva di componenti, con la realizzazione di parti di interesse per i partner del progetto, in particolare casi studio, prodotti in tiratura limitata, produzioni indicate dalle aziende fino ad arrivare alla saturazione del tempo macchina.

Parallelamente all’attività produttiva, verrà svolta attività di ricerca dedicata alla comprensione dei complessi fenomeni fisici che governano la tecnologia SLM come, per esempio, fusione e solidificazione o cambiamenti di fase e alle problematiche relative come stress residui o distorsioni termiche. Il fine dell’attività di ricerca sarà non solo quello di comprendere, ma anche di modellare e prevedere, attraverso tecniche di simulazione numerica, tali fenomeni.

Il taglio del nastro del nuovo laboratorio. Da sinistra a destra, in primo piano: Diego Andreis (amministratore delegato di Fluid-o-tech), Guido Bernardinelli (amministratore delegato de La Marzocco) e Ferdinando Auricchio (professore ordinario del dipartimento di ingegneria civile e architettura dell'Università di Pavia)

Le aziende manifatturiere in campo

Vediamo più in dettaglio i protagonisti di questo progetto. Fluid-o-Tech è un’azienda italiana con settant’anni di esperienza nella progettazione e produzione di pompe volumetriche e sistemi per la gestione dei fluidi per il settore foodservice, automotive, medicale, industriale. Dispone di un organico di 250 collaboratori, un insediamento produttivo alle porte di Milano, una presenza diretta in UK, Giappone, Stati Uniti, Cina e una rete di oltre 120 distributori in 60 paesi. «Questo è un progetto - ha dichiarato Diego Andreis, amministratore delegato di Fluid-o-tech - che ha radici lontane e in effetti ci abbiamo lavorato con forza trapanante perché per aziende di medie dimensioni come la nostra e La Marzocco è difficile stare al passo con l’evoluzione delle nuove tecnologie se non si opera all’interno di progetti come questo. Il rapporto tra università e imprese è fondamentale».

La Marzocco, fondata nel 1927 dai fratelli Bambi, fin dall’inizio si è specializzata nella produzione artigianale di macchine da caffè espresso per bar con particolare attenzione alla qualità, al risultato in tazza ed allo stile. In oltre 90 anni di storia l’azienda fiorentina ha introdotto una serie di tecnologie e brevetti rivoluzionari, diventando un punto fermo per design ed innovazione nel settore delle macchine per caffè tradizionali. «Questo progetto ha per noi - ha dichiarato Guido Bernardinelli, amministratore delegato de La Marzocco - una duplice valenza: da una parte siamo felici di poter contribuire allo sviluppo della formazione universitaria, mentre dall’altro potremmo avvalerci di tecnologie e professionalità che da soli non avremmo potuto permetterci e che ci consentiranno di uscire dal gioco dei grandi numeri che la tecnologia tradizionale ci impone per i nostri prototipi e preserie. Siamo stati costretti fino a oggi ad acquistare grandi lotti di pezzi da fornitori esterni che tra l’altro non possono garantire la riservatezza di cui abbiamo bisogno».

Infine, l’Università di Pavia in questo progetto è rappresenta dal gruppo di Meccanica Computazionale e Materiali Avanzati attivo presso il DICAr (Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura) e riconosciuto in campo internazionale per le sue competenze nell’ambito delle simulazioni numeriche a supporto delle applicazioni ingegneristiche, con una lunga esperienza in ambito biomedicale.

Dal 2011 è attivamente impegnato nell’uso e nello studio della manifattura additiva, con la creazione di un laboratorio interdisciplinare dotato di varie tecnologie. Nel 2015 l’attività è stata riconosciuta come uno dei cinque temi strategici dell’intero Ateneo pavese, con il progetto Virtual Modeling and Additive Manufacturing for Advanced Materials. Nel 2018 è stato anche inaugurato 3D4Med, il primo laboratorio clinico di stampa 3D collocato all’interno di una realtà ospedaliera (il Policlinico di Pavia). «Uno dei punti vincenti dell’impostazione di questo progetto - ha sottolineato Ferdinando Auricchio - è rappresentato dal fatto che parliamo il linguaggio delle aziende, facendo i conti e facendoli anche bene. Per tutti i pezzi che facciamo calcoliamo il costo esatto della polvere metallica, del tempo macchina e dell’Argon impiegati. Cerchiamo di essere molto efficienti non soltanto dal punto di vista della produzione, ma anche da quello economico.

Per la finitura il laboratorio dispone anche di questa macchina sabbiatrice

 

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