La diminuzione del peso dei componenti meccanici delle giostre attraverso la fabbricazione additiva: è questo l’obiettivo raggiunto da M.P.M.A.G, il progetto dal titolo: “Metodo di Progettazione e Produzione in Additive Manufacturing di componenti complessi del settore delle Giostre” e finanziato nell’ambito del bando POS-FESR 2014 – 2020 della Regione Veneto che ha coinvolto molteplici aziende del territorio nazionale, tra cui il laboratorio ProM Facility di Polo Meccatronica.
M.P.M.A.G: l’azienda capofila, i partners e i traguardi raggiunti
L’idea del “Metodo di Progettazione e Produzione in Additive Manufacturing di componenti complessi del settore delle Giostre – M.P.M.A.G.” è stata lanciata da Extreme Analyses Engineering, impresa veronese esperta nel calcolo strutturale per la progettazione delle giostre.
Il progetto ha visto la partecipazione di diverse realtà del territorio veneto e nazionale: la società Guarnieri, costruttrice di attrazioni per parchi di divertimento e spettacoli viaggianti, il Parco Scientifico Tecnologico di Verona, l’Università di Padova, l’Officina Meccanica Claudio Cioetto, ProM Facility e la società Exemplar, specializzata in sviluppo software per la simulazione virtuale e partner certificato di Dassault Systems.
Il lavoro di squadra svolto dai soggetti coinvolti ha permesso di raggiungere importanti risultati:
- Un metodo di progettazione e produzione in AM per il settore delle giostre
- La creazione di prototipi di una nuova seduta in tecnologia SLM e DED
- L’ideazione di un sistema IOT per l’acquisizione dei dati e la loro verifica
- La riprogettazione della nuova giostra
- Il deposito di tre domande di brevetto, una delle quali ha già ottenuto la concessione
I vantaggi dell’Additive Manufacturing (AM)
L’idea del progetto è nata dalla opportunità di alleggerire alcuni componenti meccanici delle giostre e in particolare le masse in movimento soggette ad accelerazioni fino a 3.5g. Le tecnologie additive hanno reso possibile il raggiungimento dell’obiettivo di partenza perché, costruendo il pezzo strato per strato, sono in grado di disporre il materiale solo dove veramente è necessario.
La maggiore libertà geometrica della fabbricazione additiva ha consentito infatti di diminuire il peso del telaio metallico del seggiolino di una giostra a pendolo, che può compiere rotazioni a 360 gradi e ospitare fino a 32 passeggeri.
“Rispetto ai 36 kg della struttura in carpenteria saldata, la struttura in 316L pesa 17 kg circa – racconta Simone Bernardini, amministratore delegato di Extreme Analyses Engineering, l’azienda capofila del progetto – Dimezzare il peso delle parti in movimento della giostra permette a cascata di ridurre anche tutto il resto della struttura che sarà molto meno sollecitata per via delle minori masse. Infine anche i motori, i freni e il consumo elettrico per tutta la vita della giostra saranno minori rispetto che alla versione classica.”
La lavorazione con Lasertec 65 3D di DMG MORI in ProM Facility
Il centro di prototipazione meccatronica si è occupato della lavorazione dei pezzi utilizzando la macchina ibrida Lasertec 65 3D di DMG MORI. Il macchinario di ultima generazione deposita i materiali metallici con la tecnologia additiva Directed Laser Deposition, alternata alla fresatura a cinque assi in continuo. Nonostante il volume di lavoro della Lasertec 65 3D sia considerevole, è stato necessario suddividere la struttura in cinque parti, saldate tra di loro in un secondo momento.
“È stato necessario rivedere il design della seduta considerando che ogni pezzo viene realizzato per deposizione di materiale su piastra sacrificale, dalla quale viene separato mediante elettroerosione a filo dopo trattamento termico di distensione delle tensioni residue indotte dal processo additivo.” – spiegano Matteo Perini e Ciro Malacarne, tecnologi di ProM Facility – “La produzione dei pezzi ha richiesto circa 80 ore di deposizione effettiva per 60 kg di polvere di acciaio con diverse ore dedicate all’ottimizzazione dei percorsi CAM del controllo numerico.”
La suddivisione ha anche permesso di evitare i sottosquadri dei pezzi che sono state appoggiate sul basamento piatto o, in alternativa, sono stati sfruttati i cinque assi di posizionamento della macchina Lasertec, per evitare d’inserire ulteriori supporti da rimuovere successivamente.