Argomenti a favore di un'alternativa AM: ciò che è vecchio è di nuovo nuovo

Nel 2018, il colosso aerospaziale Lockheed Martin Corp. ha fatto notizia con l’annuncio di aver completato un serbatoio del carburante ad alta pressione da 46 pollici (1,16 m) di diametro composto da due tappi terminali a forma di cupola stampati in 3D saldati a un tubolare prodotto tradizionalmente nave, tutta realizzata in titanio.La decisione di stampare le cupole avrebbe ridotto i tempi di consegna da due anni a soli tre mesi.

Lockheed non è sola. Launcher Inc. stampa abitualmente serbatoi, camere di combustione e altri componenti di razzi, alcuni dei quali realizzati con una lega brevettata di rame, cromo e zirconio. SpaceX stampa in 3D parti da materiali altrettanto impegnativi per il suo motore Raptor, mentre NASA, Rocket Lab, Orbex e Ursa Major utilizzano la produzione additiva in metallo (AM) per produrre di tutto, dai coni del naso agli ugelli del motore. Questo marzo, Relativity Space li ha superati tutti inviando nello spazio il primo razzo interamente stampato in 3D.

Tutti citano i minori costi di produzione, la riduzione del numero di componenti e la capacità di iterare rapidamente come fattori principali che hanno portato alla loro decisione di adottare l’AM. La tecnologia non esisteva quando gli Stati Uniti lanciarono il loro primo space shuttle, e stava diventando mainstream solo nell’ultima missione.

Sembra che l'industria aerospaziale (tra le altre) stia impazzendo per l'AM in metallo. E per una buona ragione. Con un investimento minimo in attrezzature e una libertà di progettazione praticamente illimitata, questo nuovo arrivato nel settore manifatturiero si sta rivelando un'alternativa formidabile e flessibile ai processi tradizionali come la lavorazione meccanica, la fusione e lo stampaggio a iniezione di metalli.

Ma non è l’unico gioco manifatturiero in città. Lontano da esso. Sosterrò infatti che se Lockheed Martin avesse utilizzato un processo diverso, molto più maturo, i componenti avrebbero vantato proprietà metallurgiche migliori rispetto a quelle ottenute con la stampa 3D, e l'assemblaggio finale avrebbe avuto bisogno di un giunto saldato in meno. Anche se con questo approccio alternativo ci sarebbero state alcune spese per le attrezzature e tempi di consegna più lunghi per lo sviluppo del processo, entrambi sarebbero stati minimi.

Qual è questo processo miracoloso? Alcuni potrebbero conoscerla come “filatura”, una tecnologia di lavorazione dei metalli impiegata migliaia di anni fa dagli antichi egizi. A quei tempi, un disco di metallo veniva posto sopra un mandrino di legno rotante e veniva esercitata pressione utilizzando una “pagaia” o uno strumento simile smussato, costringendo gradualmente il pezzo in lavorazione ad assumere la forma del mandrino. Il risultato, almeno in quei giorni passati, furono ciotole, vasi e oggetti ornamentali robusti e dalla forma coerente.

Questo processo di base è ancora in uso, anche se, come ogni altra cosa nel settore manifatturiero, la filatura avanzata viene ora eseguita su apparecchiature controllate da computer. E sebbene in molti casi i mandrini siano ancora utilizzati, ora sono realizzati in acciaio lavorato su un tornio CNC. È anche possibile eliminare il mandrino tracciando invece le superfici interne ed esterne di geometrie anche molto complesse con una serie di rulli di acciaio temprato, in modo simile all'uso delle dita e di un tornio da vasaio per formare un pezzo di argilla in un bellissimo vaso.

Se abbinato all'applicazione precisa del calore, al monitoraggio elettronico della forza e al software CAM avanzato, il termine più accurato per quella che oggi è una tecnologia di lavorazione dei metalli molto matura e altamente prevedibile è semplicemente questo: fluotornitura, ovvero filatura o tornitura in lastra.

Esistono molti gusti. Fluotornitura a cono, tranciatura, filatura a taglio, fluotornitura a tubo, fluotornitura a forgia: questi sono alcuni dei termini utilizzati per differenziare le tecniche utilizzate per "fluire" un disco di lamiera, una piastra tagliata a fiamma o un pezzo grezzo forgiato. in un oggetto cilindrico, cavo, tipicamente con pareti sottili di dimensioni variabili da circa un pollice di diametro fino a diversi metri in ciascuna direzione, con elevata precisione dimensionale, eccellente qualità superficiale e robuste proprietà meccaniche.

Esistono molte tecniche e molti nomi, ma per ora le raggrupperemo tutte sotto il termine generico "formatura avanzata dei metalli". Si tratta di un processo veloce e senza trucioli utilizzato per produrre tutti i tipi di tubi, coni, rivestimenti, cilindri e molto altro, molti dei quali chiusi su un'estremità, da una varietà di materiali, ciascuno con le caratteristiche descritte, e consegnato rapidamente e in modo economicamente vantaggioso.