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TRL7 - La stampa 3D per l'antincendio

Autore Gianfranco Rocchi | Chief Communication Officer | 18 Giugno 2021 |

La stampa 3D sta entrando in maniera sempre più prepotente nella produzione industriale. Questo avrà diversi impatti sul settore antincendio. Innanzitutto queste macchine portano con se un rischio incendio particolare. Specialmente la stampa di metalli o materiali combustibili presenta sfide importanti.

Qui tuttavia vogliamo soffermarci brevemente su un altro tipo di impatto, questa volta positivo, determinato dalla potenzialità che questa tecnologia può offrire per i sistemi di protezione.

L'approccio prestazionale, abilitato dalla capacità di modellizzazione sempre più sofisticata, può trovare ancora dei limiti su fronte della messa in campo di soluzioni tecnologiche che devono essere scelte tra quelle che la produzione di massa immette sul mercato.

La stampa 3D offre due cose che la produzione di massa non offre: personalizzazione e complessità.

Consente di produrre fisicamente geometrie che non possono essere realizzate in nessun altro modo.

Ciò consentirebbe, idealmente, ai progettisti di ottenere, ad esempio, la pompa di cui hanno bisogno, senza scendere al compromesso di scegliere da un catalogo di un fornitore.

Queste parti complesse possono essere create in una frazione del tempo rispetto ai metodi tradizionali e, in alcuni casi, possono essere create a un costo più competitivo.

In passato, quando i progettisti hanno richiesto modifiche ai progetti queste potevano essere realizzate solo al costo di lunghi tempi di realizzazione e onerose riprogettazioni del componente ma anche degli stampi, etc.

Con la stampa 3D industriale, non ci sono costi incrementali aggiuntivi per la complessità, quindi gli ingegneri possono progettare pompe e parti con geometrie altamente specializzate.

Un altro vantaggio della stampa 3D è che i costi non sono legati al numero di unità prodotte. Ciò consente la personalizzazione (soprattutto nel caso della produzione di giranti) e la produzione di pezzi di ricambio su richiesta.

La produzione additiva avrà il maggiore impatto sulla produzione di pezzi di ricambio su richiesta perché i pezzi di ricambio non sono sempre disponibili. Ci sono molte vecchie pompe le quali, quando devono essere riparate o ricostruite, ci può essere difficoltà a reperire i pezzi di ricambio. La tecnologia di scansione consente di acquisire le caratteristiche geometriche di questi componenti e riprodurle.

ProM Facility, il laboratorio per la prototipazione e lo sviluppo prodotto di Polo Meccatronica a Rovereto (Trento) si occupa tra l'altro di tecnologie additive ibride per la riparazione di oggetti usurati o danneggiati nell’ottica dell’economia circolare e della sostenibilità ambientale dell’industria.

Questa tecnologia combina un centro di lavoro CNC con la stampa 3D in metallo permettendo di realizzare forme complesse.

I materiali che si possono utilizzare nel processo, ad oggi, sono molteplici: dal bronzo all’acciaio inox e a quello per utensili. In futuro potrebbero essere sviluppare soluzioni anche per i materiali reattivi, ovvero quelli che a contatto con l’aria reagiscono incendiandosi, come l’alluminio e il titanio, che necessitano di un ambiente di lavoro completamente inertizzato.

Attualmente l'impiego della tecnologia ibrida nell’ambito della riparazione di oggetti danneggiati si limita a pezzi di elevato valore o addirittura unici ma i progressi dell'additive manufacturing degli ultimi anni autorizzano ad immaginare che in futuro anche componentistiche meno pregiate possano essere realizzate e/o riparate con questa tecnica.

Uno scenario più prossimo, tuttavia, coinvolge i produttori di componenti per i sistemi antincendio.

La prototipazione rapida consente di riprogettare, testare e adattare sistemi, come le pompe ed i loro componenti, in maniera estremamente efficiente. Un esempio è il caso di Sinterit, produttore della stampante 3D desktop SLS Lisa, è stato coinvolto nella riprogettazione di una pompa galleggiante per ottimizzarla al meglio. Le pale del rotore sono state ridisegnate in un processo che, utilizzando tecniche di prototipazione convenzionali, avrebbe comportato otto fasi successive, compresa la documentazione 2D, la fusione e l’elaborazione. Invece, i progettisti hanno utilizzato la stampa 3D, che ha ridotto le fasi necessarie a solo due. Il modello 3D è stato creato e quindi è stato stampato su Lisa. Non è stata necessaria alcuna lavorazione successiva, i fori potevano essere disegnati direttamente nel modello evitando le operazioni di foratura e maschiatura (la stampa 3D SLS non richiedendo supporti ha reso superflua la fase di rifinitura).

Complessivamente, la produzione delle pale del rotore è stata accelerata del 30%. Grazie alle proprietà isotropiche e meccaniche della polvere SLS, la parte del prototipo era perfettamente adatta a testare in situazioni reali prima di creare la versione finale.

Oltre alla fase di prototipazione, la stampa 3D ha consentito ai produttori di eseguire test A/B su prodotti fisici in modo incomparabilmente meno oneroso.

Fino ad ora abbiamo parlato di componenti complesse come le pompe e i motori (l'industria motoristica sta già applicando questa tecnologia in maniera intensiva), tuttavia col progresso della tecnologia e la riduzione dei costi e della complessità è ragionevole attendersi che l'additive manufacturing coinvolga componenti sempre meno complessi.

La stampa 3D, ad esempio, può fornire una soluzione pratica a un problema comune di installazione degli sprinkler antincendio. L'installazione di tubi in spazi ristretti, in pareti e soffitti, spesso richiede una progettazione creativa dei tubi. Tradizionalmente, le tubazioni dell'acqua sono disponibili solo in dimensioni di raccordo standard molto specifiche limitate a 90 gradi, 45 gradi e angoli a forma di T. Le stampanti 3D potrebbero essere potenzialmente utilizzate per produrre tubi, raccordi, giunti, gomiti e connettori che non sono limitati da quelle dimensioni specifiche. Con l'uso di un tubo su misura, installatori e progettisti potrebbero potenzialmente progettare forme uniche per piegarsi attorno ad altri tubi, angoli e spazi ristretti.

La stampa può essere realizzata dal produttore di tubi, su specifica del cliente, o in prospettiva dallo stesso installatore. Nella stampa 3D in acciaio, infatti, la polvere metallica viene stratificata insieme a una sostanza legante utilizzata per fondere insieme la polvere che viene riscaldata/sinterizzata. Per quanto riguarda i tubi in plastica consentiti per alcuni tipi di sistemi (ovvero tubi in CPVC e PEX) possono essere anche stampati in 3D nella maniera più tradizionale, per quanto questo termine possa essere adatto ad una tecnologia nata da poco.

Per realizzazioni più complesse, che è ragionevole immaginare rimangano appannaggio di produttori di componenti, La stampa 3D può anche essere impiegata per stampare in modo economico e preciso lo stampo in cui colare il metallo e quindi estrarre il pezzo personalizzato.

Abbiamo parlato di pompe e tubi ma l'elenco potrebbe continuare con le teste sprinkler disegnate dal progettista - e dai software di simulazione e modellizzazione - per generare un pattern customizzato della singola testa sprinkler, piuttosto che guarnizioni particolari.

L’integrazione tra algoritmi di simulazione dell’incendio, che definiscono lo sviluppo delle fiamme e l’azione estinguente necessaria, software in grado di tradurre queste specifiche in elementi di progetto e, infine, la stampa 3D che li trasporta dal CAD all’oggetto fisico, quindi, pur a lungo termine, sembra uno scenario verosimile.

Concludiamo solo accennando al fatto che la scienza dei materiali sta sviluppando sostanze adatte all'additive manufacturing con caratteristiche di resistenza al fuoco sempre migliori. Questo sicuramente impatterà, in un futuro più o meno lontano, sugli aspetti di protezione passiva.

  • https://empoweringpumps.com/additive-manufacturing-for-the-pump-industry/
  • https://3dprint.com/184282/3d-printed-fire-sprinkler/
  • https://www.3dprintingcreative.it/tecnologia-additiva-ibrida-valore/
  • https://stamparein3d.it/la-stampa-3d-aiuta-anche-i-pompieri-21979-2/

Per scaricare questo articolo in versione pdf Clicca QUI

note sull'autore

Modifica fotoGianfranco Rocchi è curatore del digital content marketing di Mozzanica&Mozzanica Srl; con una formazione accademica in storia economica, ha una esperienza di oltre quindici anni nella consulenza aziendale relativamente ai sistemi di gestione aziendale e della salute e sicurezza sul lavoro. È stato inoltre autore di contenuti per la televisione ed il podcasting.

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