Il lavoro ai tempi dell’additive

Il noto costruttore tedesco ZEISS è in grado di fornire la soluzione più idonea per i controlli di qualità ad ogni step della produzione in 3D, comprese le tecnologie additive. Quando il totale è maggiore alla somma delle parti.

di Giovanni Sensini

Era il 1936 quando Charlie Chaplin, l’immortale Charlot della filmografia americana, stregava il pubblico con la pellicola “Tempi Moderni”, nella quale descriveva in maniera esagerata e caricaturale il lavoro in fabbrica dopo il crollo di Wall Street.
L’industrializzazione sfrenata portava spesso a situazioni di estremo disagio, condizioni di lavoro inaccettabili e impiegati alienati e, nel caso di Charlot, incapaci di distinguere i bottoni delle gonne delle segretarie dai bulloni da stringere. Oltre 80 anni dopo la situazione all’interno del settore industriale si è certamente evoluta, con condizioni di lavoro più controllate e meccanismi di produzione nettamente migliorati. La cosiddetta “Industria 4.0” pone infatti le basi dei processi di comunicazione tra macchinari, spingendo a una collaborazione tra le diverse fasi di produzione.
Ci sono verifiche su ogni fase di produzione di materiali ed elaborazione di dati, con numerosi controlli qualità a ogni step intermedio. “Tali controlli di qualità e dimensionali in ogni fase del processo produttivo sono oggi facilitati da approcci innovativi alla manifattura quali il cosiddetto Additive Manufacturing, processo di produzione che utilizza la stampa 3D, precedentemente relegata allo sviluppo di prototipi, per l’effettiva produzione di componenti e parti meccaniche”, spiega Marco Turconi, Direttore della Divisione Metrologia Industriale di Carl Zeiss S.p.A.
“L’unico produttore di strumentazioni di controllo in grado di fornire la soluzione giusta per i controlli di qualità ad ogni step della produzione in 3D è ad oggi ZEISS, che coi suoi sistemi di controllo olistici “seamless” (ossia senza soluzione di continuità) riesce ad essere l’unico “global partner” lungo tutta la catena di produzione. Inoltre ogni step della produzione industriale è interconnesso, supervisionato e monitorato costantemente dal software ZEISS PiWeb”.

Caratterizzazione di polveri e materiali e analisi dei dati
Ogni elemento sviluppato tramite processi di Additive Manufacturing comincia con la scelta delle polveri e in generale degli “ingredienti base” che andranno a costituire il prodotto finito. “ZEISS utilizza microscopi a scansione di elettroni e di luce (Sigma, EVO, Smartproof 5, Axio Observer, Smartzoom) in congiunzione a strumenti di tomografia computerizzata (Xradia Versa, METROTOM, VoluMax), al fine di garantire la più coerente distribuzione di dimensioni e forme dei singoli grani delle polveri identificando al contempo possibili agenti contaminanti. Così quindi si riduce drasticamente la possibilità di incorrere in difetti difficilmente riscontrabili, se non nelle successive fasi della produzione”, afferma Massimo Mucci, Marketing e Comunicazione di Carl Zeiss S.p.A.

Trattamento di calore post-stampa e rimozione delle parti in eccesso
Le corrette proprietà del prodotto e l’accuratezza delle dimensioni vengono verificate subito dopo il processo di stampa 3D, quando esso è ancora congiunto alla piastra di stampa. Dopo che le macchine di misura a scansione con contatto (DuraMax HTG) e a scansione ottica 3D (COMET) ne hanno analizzato le caratteristiche, il pezzo può essere rimosso dalla piastra.

Ispezione difetti nella struttura interna
Il raffreddamento successivo all’esposizione ad alte temperature potrebbe tuttavia introdurre distorsioni nei materiali. Grazie alla tomografia computerizzata degli strumenti Metrotom e Volumax, vengono effettuati controlli non distruttivi sul pezzo e vengono apportate eventuali correzioni alla linea produttiva.

Controllo post-stampa della qualità dei materiali
I processi ai quali ogni singola parte viene sottoposta portano spesso a un cambiamento della struttura cristallografica dei suoi materiali e dunque delle sue proprietà. “Metrotom e Volumax, insieme ai microscopi a scansione elettronica Sigma ed EVO sono in grado di verificare anche questi cambiamenti. Dopo il controllo dimensionale, il software è in grado di restituire risultati riguardanti la struttura dei materiali che risulterebbero altrimenti invisibili persino ai microscopi tradizionali”, sottolinea Francesco Romano, Marketing Communication Intern di Carl Zeiss S.p.A.

Ispezione dimensionale e di qualità delle superfici
Dopo aver verificato l’integrità della struttura interna dell’elemento in sviluppo, ne vanno verificate le corrette dimensioni e proprietà della struttura superficiale ed è indispensabile che vengano rispettati i parametri di ripetibilità e le tolleranze imposte. Gli elementi creati tramite processi di stampa 3D possono in certi casi essere notevolmente complessi, quindi devono essere verificabili anche nelle zone non raggiungibili dall’occhio umano. La produzione di un pezzo termina solitamente con la sua lavorazione, totale o parziale, alla macchina utensile. “Anche in questo caso ZEISS fornisce alle realtà produttive le corrette soluzioni per l’analisi metrologica e di qualità, proponendo macchine di misura ottiche o a contatto che intervengono nelle fasi finali e di validazione della produzione.
Tutto il percorso dell’Industria 4.0 è accompagnato dall’analisi eseguita dal software ZEISS PiWeb, una soluzione informatica modulare per il controllo qualità. Con PiWeb è possibile organizzare il flusso di informazioni e quindi compararle, archiviarle, analizzarle e con esse pianificare strategie di produzione”, conclude Mucci. Ecco come la produzione assume un valore molto superiore alla somma dei segmenti che la compongono.