{"id":22617,"date":"2023-08-03T04:25:04","date_gmt":"2023-08-03T02:25:04","guid":{"rendered":"https:\/\/test.cfdfeaservice.it\/index.php\/2023\/08\/03\/controllo-qualita-real-time\/"},"modified":"2023-08-03T04:25:04","modified_gmt":"2023-08-03T02:25:04","slug":"controllo-qualita-real-time","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/test.cfdfeaservice.it\/index.php\/2023\/08\/03\/controllo-qualita-real-time\/","title":{"rendered":"Controllo qualit\u00e0 real time"},"content":{"rendered":"
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La produzione additiva per metalli comporta numerose sfide nel controllo qualit\u00e0 dei pezzi stampati, e la fase di controllo pu\u00f2 essere molto costosa. Da qui l\u2019esigenza di sviluppare una soluzione che permetta di realizzare il controllo qualit\u00e0 in real time durante la fase di stampa risolvendo la problematica dei costi elevati. Il progetto AMQTOOLS \u2013 Additive Manufacturing for Quality and Monitoring Control System \u2013 ha consentito lo sviluppo di una soluzione automatizzata in grado di realizzare un monitoraggio in tempo reale dei processi di Additive Manufacturing che lavorano secondo tecnologia Laser Powder Bed Fusion (L-PBF).<\/strong><\/p>\n

di Giuseppe De Marco\u00a0<\/strong><\/p>\n

L\u2019additive manufacturing, o stampa<\/em> 3D, ha rivoluzionato l\u2019industria manifatturiera introducendo nuove possibilit\u00e0 nella produzione di componenti complessi. Sebbene inizialmente fosse principalmente utilizzato per la realizzazione di prototipi e modelli, negli ultimi anni si \u00e8 assistito a un\u2019importante evoluzione nell\u2019ambito dell\u2019additive manufacturing per i metalli.<\/p>\n

L\u2019innovazione dell\u2019additive manufacturing per metalli ha portato a una serie di miglioramenti significativi nel processo di produzione<\/strong>. Una delle sfide principali nel settore \u00e8 stata la realizzazione di componenti metallici resistenti e di alta qualit\u00e0 utilizzando la tecnologia di stampa 3D. Grazie a nuovi materiali metallici e alla continua ricerca e sviluppo, si sono raggiunti importanti traguardi in termini di propriet\u00e0 meccaniche e durabilit\u00e0 dei componenti prodotti tramite l\u2019additive manufacturing.<\/p>\n

L\u2019innovazione nell\u2019additive manufacturing per metalli ha anche aperto la strada a nuove applicazioni e settori industriali<\/strong> ma ha anche sollevato alcune problematiche che devono essere affrontate per garantire la qualit\u00e0 dei componenti prodotti.<\/p>\n

La produzione additiva per metalli comporta sfide nel controllo di qualit\u00e0<\/strong>, come la variabilit\u00e0 dei materiali, la presenza di porosit\u00e0 e difetti interni, l\u2019accuratezza dimensionale, l\u2019affidabilit\u00e0 del processo e la mancanza di certificazioni e standard definiti. \u00c8 necessario adottare procedure rigorose per garantire la qualit\u00e0 dei componenti prodotti, promuovendo l\u2019adozione su larga scala della stampa 3D metallica in diversi settori industriali.<\/p>\n

Infatti, il quality control<\/strong> dei componenti prodotti in Additive Manufacturing pu\u00f2 essere costoso sia in termini di denaro, a causa delle specifiche attrezzature necessarie, sia in termini di tempo, a causa dei test richiesti.<\/p>\n

Da qui l\u2019esigenza di sviluppare una soluzione che permettesse di realizzare il controllo qualit\u00e0 in real time durante la fase di stampa cos\u00ec da evitare test a valle risolvendo dunque le problematiche sopra citate.<\/p>\n

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Figura 2: Schema del processo Laser Powder Bed Fusion (L-PBF)<\/figcaption><\/figure>\n

Il progetto AMQTOOLS<\/strong> \u2013 Additive Manufacturing for Quality and Monitoring Control System, finanziato dalla piattaforma europea HUBCAP, ha visto la partecipazione e collaborazione di tre realt\u00e0 caratterizzate da una forte vocazione all\u2019innovazione: Enginsoft, Kilometro Rosso e PRES-X.<\/p>\n

Il progetto AMQTOOLS ha consentito lo sviluppo di una soluzione automatizzata in grado di realizzare un monitoraggio in tempo reale dei processi di Additive Manufacturing che lavorano secondo tecnologia Laser Powder Bed Fusion (L-PBF)<\/strong>.<\/p>\n

Questa tecnologia consente di realizzare prodotti in metallo attraverso la fusione selettiva di polvere<\/strong> che viene depositata strato dopo strato su di una base, creando un letto di polvere che viene fuso in maniera selettiva da un laser.<\/p>\n

Si parte da un modello digitale (CAD) che viene processato e diviso in strati sottili in grado di fornire alla macchina di stampa le informazioni necessarie per la sua costruzione.<\/p>\n

In questo modo, il materiale utile alla realizzazione della parte viene solidificato, plasmando dal basso verso l\u2019alto l\u2019oggetto desiderato.<\/p>\n

Il Metal Additive Manufacturing \u00e8 un processo complesso, che richiede personale competente e la configurazione di numerosi parametri per ottenere ripetibilit\u00e0 e qualit\u00e0, a livello dimensionale, geometrico e strutturale<\/p>\n

Una sfida menzionata in modo ricorrente in numerosi report \u00e8 la necessit\u00e0 di ottenere prestazioni e qualit\u00e0 ripetibili utilizzando macchinari diversi tra loro.<\/p>\n

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Figura 3: Struttura del Cyber Physical System realizzato nel progetto AMQTOOLS<\/figcaption><\/figure>\n

Queste macchine generano un notevole volume di dati, grazie ai sensori integrati in grado di registrare segnali, immagini e video. Tuttavia, nella pratica industriale questi dati sono scarsamente utilizzati e, in particolare, non ci sono soluzioni consolidate per l\u2019analisi in tempo reale orientata alla qualit\u00e0.<\/p>\n

Il mondo della manifattura additiva \u00e8 caratterizzato da numerose prove di quality control che richiedono apparecchiature complesse e costose, nonch\u00e9 tempi lunghi per ottenere il prodotto finale.<\/p>\n

Il progetto AMQTOOLS ha come obiettivo principale quello di sviluppare una soluzione in grado di risolvere tali problematiche.<\/p>\n

La soluzione sviluppata si basa sullo sviluppo di un Cyber Physical System (CPS) caratterizzato dall\u2019unione di una periferica HW e una SW come mostrato nello schema successivo.<\/p>\n

Il CPS risulta dunque caratterizzato da una macchina industriale per la produzione additiva (EOS M290) e da una piattaforma software (smart prodACTIVE) in grado di realizzare un monitoraggio intelligente del processo produttivo registrando e analizzando le informazioni di processo trasmesse dalla macchina di stampa.<\/p>\n

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Figura 4: Interfaccia di monitoraggio in Real-Time del sistema sviluppato nel progetto AMQTOOLS<\/figcaption><\/figure>\n

Il funzionamento di questo sistema \u00e8 guidato poi da un approccio di tipo Model Based Design che sfrutta la simulazione virtuale per ottimizzare le attivit\u00e0 produttive.<\/p>\n

Attraverso questa soluzione \u00e8 stato possibile condurre una campagna sperimentale basata sulla variazione di quelli che sono i parametri di processo per l\u2019acquisizione di una mole importante di dati.<\/p>\n

Questi sono poi stati utilizzati per la creazione e messa a punto di modelli predittivi in grado di fornire informazioni circa la qualit\u00e0 delle parti prodotte mediante tale processo additive.<\/p>\n

Una volta terminati, tali modelli sono stati validati confrontando i risultati da loro forniti con quelli ricavati da prove di qualit\u00e0 standard come tomografie, analisi metallografiche, analisi di densit\u00e0, etc.<\/p>\n

I risultati ottenuti mostrano un\u2019affidabilit\u00e0 pari al 99% rispetto al livello qualitativo atteso, previsto e realmente ottenuto.<\/p>\n

In questo modo \u00e8 possibile migliorare la produzione in Additive Manufacturing aumentando il livello di affidabilit\u00e0 e ripetibilit\u00e0 dei sistemi produttivi, che possono essere controllati e gestiti in tempo reale.<\/p>\n

La visualizzazione costante di come sta evolvendo il processo offre la possibilit\u00e0 di tracciare la qualit\u00e0 layer by layer all\u2019interno delle parti prodotte e di identificarne la qualit\u00e0 offerta.<\/p>\n

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Giuseppe De Marco, Additive Manufacturing Engineer di Kilometro Rosso<\/figcaption><\/figure>\n

Il risultato che si ottiene \u00a0offre la possibilit\u00e0 di migliorare i processi di Additive Manufacturing, aumentando la qualit\u00e0 delle parti realizzate, consentendo di eliminare dal workflow produttivo le fasi legate al quality control e, infine, riducendo quelli che sono i lead-time.<\/p>\n

Attraverso questa soluzione le macchine di produzione additiva, gi\u00e0 automatizzate rispetto al processo produttivo, potranno integrare soluzioni in tempo reale di quality control basate su modelli di monitoraggio intelligente.<\/p>\n

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Autore: Emanuela Bianchi<\/p>\n

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