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Tecnologie in simbiosi - ALM (stampa 3D) e design guidato da simulazione al 6° EATC a Torino

La sessione ALM all'European Altair Technology Conference di Torino ha ricevuto feedback altamente positivi, gli opinion leader della produzione additiva hanno presentato i loro progressi e discusso delle sfide attuali e di quelle future Böblingen – 14 Maggio 2013 – Altair, produttrice del noto software CAE HyperWorks, ha organizzato una sessione tecnica ed una tavola rotonda sul tema “Tecnologie in simbiosi: Ottimizzazione Topologica ed ALM (Additive Layer Manufacturing)”, anche conosciuta come stampa 3D, nella giornata del 23 Aprile, durante la European Altair Technology Conference tenutasi a Torino.
Nella sessione tecnica, rappresentanti di Airbus Endowed Professorship, EADS ed EOS, ricercatori dalla RWTH Aachen e membri dello ILT Fraunhofer e del TU Hamburg-Harburg hanno presentato i propri lavori, relativi alla manifattura additiva. La sessione ha avuto come moderatore il Dr. Ming Zhou, Vice President FE Solvers and Optimization ad Altair.
Successivamente alla sessione tecnica, durante la tavola rotonda moderata da Ming Zhou e James Dagg, Senior Vice President of Software Development di solidThinking, si è discusso circa la valorizzazione della progettazione di componenti col minimo impiego di risorse, applicando i metodi di progettazione guidati da ottimizzazione. Inoltre, il confronto ha evidenziato gli aspetti commerciali della ALM ed individuato le ulteriori esigenze di ricerca e sviluppo necessarie in questo settore. Tutti gli esperti presenti hanno sottolineato che l'ottimizzazione topologica offre la migliore soluzione per alleggerire i componenti sviluppati mediante ALM.

I partecipanti hanno identificato le sfide chiave della ALM e delle tecnologie relative ad essa, tra cui:
• La maggior parte dei designer e degli ingegneri civili continua ad avere un approccio classico ai modelli di produzione, poiché non abituati all'utilizzo della ALM, che richiede ripensamenti profondi del processo di sviluppo. Nonostante l'enorme libertà progettuale, la ALM presenta propri limiti nella produzione effettiva, da considerare nella progettazione dei componenti. Uno di questi è rappresentato dalle strutture di sostegno sovrastanti, che devono essere rimosse in una fase di lavorazione successiva.
• E' necessaria una conoscenza più approfondita delle proprietà dei materiali utilizzati nella ALM per assicurare un design efficiente dei componenti.
• Attualmente ci sono più tecnologie ALM sul mercato: tipologie e metodi di stampa 3D si differenziano molto tra loro. Per ogni processo è importante comprenderne i dettagli specifici e conoscere i parametri del processo, per simulare e prevedere il comportamento dei componenti una volta realizzati.
• Al momento non ci sono protocolli ufficiali per attestarne la qualità, il che significa che per particolari componenti critici è richiesto un enorme sforzo di validazione atto a dimostrare la sicurezza dei componenti per una certificazione finale.

Ciò nonostante appare a tutti chiaro che i benefici della simbiosi tra ottimizzazione topologica ed ALM sono evidenti. L'ottimizzazione topologica offre la migliore soluzione per creare strutture in grado di adattarsi a molteplici applicazioni e specifiche di carico, consentendo il miglior sfruttamento del potenziale progettuale offerto dalle tecnologie ALM nel lightweight design. I vincoli della ALM sono stati individuati e discussi. Essi in OptiStruct sono considerabili vincoli produttivi, (manufacturing boundary conditions), per ridurre sensibilmente le complessità di fabbricazione e minimizzare l'utilizzo di materiale.
Oltre alla definizione del design e della struttura, la validazione del materiale e soprattutto una certificazione dei processi e dei componenti saranno sfide da superare obbligatoriamente, prima che i componenti possano essere utilizzati, ad esempio, nelle strutture primarie di velivoli. In questo contesto la conoscenza dettagliata del processo di fabbricazione e la possibilità di simularlo svolgono un ruolo fondamentale.
Nonostante gli ostacoli e le sfide, l'utilizzo dell'ottimizzazione topologica per i componenti ALM si dimostra una tecnologia davvero proficua, poiché il potenziale di risparmio di peso è enorme: in combinazione questi due metodi possono fornire risparmi nell'ordine del 60%, rispetto ai componenti realizzati con metodologie tradizionali, ed il continuo sviluppo, sia della simulazione che del metodo produttivo, promette risparmi significativi dei costi operativi di una tecnologia ancora relativamente onerosa.
“L'incontro con chi sviluppa le tecnologie software e di produzione, i product designer ed i ricercatori è stato un concreto scambio tra esperti, che ha migliorato la comprensione delle sfide e degli obbiettivi che si presentano” ha affermato il Dr.Pietro Cervellera, Aerospace Sales Director ad Altair. “Tutti i partecipanti alla successiva tavola rotonda sono stati d'accordo nell'affermare che entrambe le tecnologie rappresentano una connessione simbiotica ed hanno individuato nell'ottimizzazione topologica il processo standard nella progettazione dei componenti ALM.”
“Valutando tutti questi risultati, appare chiaro che l'ottimizzazione topologica rappresenta la strada migliore per sfruttare il potenziale di riduzione di peso che può essere ottenuto attraverso queste nuove tecnologie” ha dichiarato Wolfgang Machunze di EADS.
"Anche se abbiamo osservato che il processo che va dall'identificazione della struttura alla sua realizzazione richiede ancora alcuni ulteriori sforzi, i vantaggi simbiotici di queste due tecnologie sono evidenti."
Le presentazioni svolte durante la sessione ALM saranno presto disponibili sul sito dell'evento ed includeranno i seguenti articoli: