PO 442- Novembre 2021

progettare 442 • novembre / dicembre 2021 71 SPECIALE INDUSTRIA AEROSPACE di costruire la prossima generazione. La te- sta d’iniezione è unodegli elementi centrali del modulo di propulsione, che alimenta la miscela di carburante nella camera di combustione. Il suo design tradizionale consiste di 248 componenti, fabbricati e assemblati in varie fasi di produzione. Le diverse fasi di lavorazione, come la fusione, la brasatura, la saldatura e la foratura, possono portare a punti deboli che possono costituire un rischio sotto ca- richi estremi. Inoltre, è un processo lungo e complesso. Nel campo degli elementi iniettori, la produzione convenzionale ri- chiede più di 8.000 fori trasversali da pra- ticare nei manicotti di rame che vengono poi avvitati con precisione ai 122 elemen- ti iniettori per miscelare l’idrogeno con l’ossigeno che vi scorre attraverso. Uno sguardo a queste cifremostra chiaramente che un componente funzionalmente inte- grato che combina tutti gli elementi deve essere un obiettivo ovvio ma ambizioso. Questo potrebbe anche liberare un poten- ziale economico significativo e ridurre il numero di fasi di lavorazione così come il tempo di produzione, specialmente per un componente di classe 1. L’additive manufacturing La soluzione per queste sfide è fornita dall’additive manufacturing. “La produ- zione della testa dell’iniettore in un unico pezzo è possibile utilizzando la tecnologia EOS - dice Steffen Beyer, responsabile della tecnologia di produzione-materiali e processi del gruppo Ariane -. Solo l’addi- tivemanufacturing può combinare funzio- nalità integrate, costruzione leggera, un design più semplice e tempi di consegna più brevi in un unico componente”. Il team del progetto ha scelto nuovamente una lega a base di nichel resistente al calore e alla corrosione (IN718) come materiale. Questo materiale offre un’eccellente re- sistenza alla tensione, alla resistenza, al creep e alla frattura ad alte temperature e sarà utilizzato anche con la nuova tecnolo- gia di produzione. “Dopo aver sviluppato con successo il componente, abbiamo rivolto la nostra attenzione all’efficienza dei costi - riferisce Fabian Riss, produc- tion technology - materials & processes -. Il requisito chiave di ArianeGroup era quello di ridurre i tempi di consegna e i costi unitari. La produzione è stata inizialmente eseguita con un processo incrementale con l’EOS M 290”. Dopo il successo dei test pilota, la produzione è stata estesa al sistema più grande EOS M 400-4. La tecnologia 4-laser ha permesso di produrre il componente del mozzo di propulsione fino a quattro volte più velocemente. “Scalare il processo di co- struzione al sistema EOS M 400-4 ad alta produttività è stato un passo importante per noi per far avanzare l’industrializzazio- ne e la competitività del progetto Ariane. La collaborazione si è svolta in modo molto efficiente grazie all’esperienza e alla competenza industriale dello staff di EOS. I risultati parlano da soli e sono la prova della grande prestazione del team”, aggiunge Beyer. Processo innovativo I risultati della nuova testa dell’iniettore prodotta con l’additive manufacturing so- no estremamente impressionanti: invece di 248 parti, è composta da una sola, con la stessa funzionalità e riducendo al minimo il tempo necessario. Grazie alla tecnologia di stampa 3D industriale basata su letto di polvere di EOS, è stato possibi- le, per esempio, stampare i 122 ugelli di iniezione, le piastre di base e frontali e la cupola di distribuzione con i relativi tubi di alimentazione per i combustibili idrogeno e ossigeno come un unico componente integrato. Rispetto ai sistemi mono-laser, la produttività del sistema multi-laser EOS M 400-4 notevolmente superiore, ha per- messo di ridurre il tempo di costruzione di un fattore 3 e i costi del 50% nell’esempio della testa dell’iniettore AiO. Il team del progetto è stato in grado di accumulare tut- ta una serie di ulteriori successi. Il design semplificato e le proprietà migliorate del materiale rispetto alla qualità delle parti fu- se hannopermesso all’additive technology di ridurre considerevolmente lo spessore delle pareti, senza perdere forza.Tagliare il peso in modo significativo significa anche un’ulteriore riduzione del tempo di costru- zione e, naturalmente, dei costi. Il sistema produttivo in additive manufacturing M 400-4 di EOS. La testa d’iniezione dei vettori Ariane è uno degli elementi centrali e complessi del modulo di propulsione.