Borgaretto goes 3D

Processi industriali che vivono da circa un secolo, ristrutturati e rinnovati grazie a tecnologie che migliorano risultati e sostenibilità, è il caso delle anime stampate in 3D con la sabbia.

febbraio 2020

I lettori del nostro magazine About lo sanno: da sempre siamo innamorati delle storie di innovazione e tecnologia! Specie, quando queste raccontano di invenzioni e nuove attività per i motori aeronautici e i componenti che progettiamo e realizziamo da oltre 112 anni nei nostri stabilimenti.

In uno di questi in particolare, la fonderia di Borgaretto - situata alle porte di Torino e capace nel 2019 di un incredibile risultato commerciale (oltre 10 milioni di euro in nuovi ordini) - da decenni si esegue uno dei processi industriali più affascinanti, a partire dalla sua definizione in gergo tecnico: la creazione delle anime in sabbia.

Le fusioni eseguite nella fabbrica di Borgaretto sono il processo industriale grazie al quale vengono costruiti i case (involucri o contenitori) delle trasmissioni di comando accessori o trasmissioni di potenza dei motori aerei o degli elicotteri. Prodotti in magnesio e alluminio o con altre leghe, estremamente massicci e resistenti, spesso i case presentano dimensioni e pesi decisamente notevoli (come ad esempio, quelli per i motori TP400 e GE9X). Le anime sono, in pratica, i calchi in cui si versa il metallo fuso per dare forma e consistenza ai case. 

A view of the traditional core production process at Borgaretto

Per ottenere un’anima in maniera tradizionale, si ripongono in un apposito recipiente sabbia e additivi. Il recipiente, in ambito industriale, prede il nome di cassa d’anima. Quest’ultima ricalca esattamente la forma geometrica delle parti del manufatto che dovranno rimanere cave. Per quanto questo processo industriale esista sin dagli albori dell’industria, oggi il team di Manufacturing a Borgaretto è arrivato a introdurre al suo interno una importante innovazione tecnologica: una macchina per la stampa in 3D delle anime geometricamente più complesse.

“Fondamentalmente - spiega Mario Armando Ravaioli, Reponsabile Tecnologie e Manufacturing Engineering - si tratta di una vera e propria stampante 3D che ci permette di realizzare in sabbia le anime, ovvero le loro geometrie interne, delle nostre trasmissioni meccaniche. Funziona quasi come le macchine additive Arcam e Concept Laser - istallate nei nostri siti di Cameri, Brindisi o al TAL del Politecnico di Torino - ma con delle caratteristiche proprie che la rendono differente dalla stampa 3D metallica che utilizza le tecnologie Electron Beam Melting e Direct Metal Laser Melting.”

Nella nostra macchina avviamo la stampa partendo da un disegno appositamente creato per la stampa 3D in sabbia, ossia ‘affettato’ e ridotto in sottilissimi strati. A questo punto, la macchina stende al proprio interno un sottilissimo strato di sabbia ceramica (con caratteristiche particolari, se vogliamo migliori rispetto a quella silicea) e una testina mobile disegna sulla sabbia appena stesa la forma da noi trasmessa, impregnandola con una speciale resina indurente. Contemporaneamente, sul sottile strato di sabbia passa una lampada che, scaldandola, ne accelera il processo di indurimento. Il ciclo allora riprende dall’inizio e, strato su strato, riusciamo a costruire la nostra anima.”

The team at the Borgaretto plant with Mario Armando Ravaioli and Jenny Mauguen up in the middle

"Si tratta di una vera e propria stampante 3D che ci permette di realizzare in sabbia le geometrie interne delle nostre trasmissioni meccaniche, dando ai nostri designer più libertà di immaginazione"

Questo processo – chiamato dagli esperti “binder jetting” – è piuttosto snello e veloce e permette tra le altre cose il completo riutilizzo della sabbia che non viene intaccata dalle resine indurenti. Inoltre, la stampa 3D permette di creare geometrie innovative, non convenzionali e non soggette a troppi limiti, dando ai nostri ingegneri una grande libertà di immaginazione e la possibilità di applicare il “design for additive”, ossia la progettazione ad hoc per componenti stampati con la tecnologia Additive.

“Conoscevamo la stampa 3D in sabbia già da tempo – osserva Jenny Mauguen, Process Engineer - da quando si utilizzava il laser a caldo, e si usavano sabbie premiscelate con molto collante e resine. La macchina di cui disponiamo oggi, invece, recepisce tutte le innovazioni tecniche degli ultimi 10 anni e ci permette di essere più rispettosi dell’ambiente, di produrre componenti complessi facilmente ispezionabili e immediatamente utilizzabili per la colata. Abbiamo fatto una scelta oculata, che offre un adeguato compromesso tra tecnica, ambiente e sicurezza” conclude Jennny.

Questa tecnologia, e la sua capacità di plasmare (e stampare) qualunque forma e geometria, è una svolta per Borgaretto, dove si realizzano molto spesso forme complesse. “Amo la tecnologia e le innovazioni”, conclude Mario. “Ma devono avere dei vantaggi evidenti e costi competitivi… non avrebbe senso stampare in 3D elementi facili da realizzare con le tecnologie tradizionali. Esattamente come per l’additive manufacturing in metallo, noi oggi non stiamo pensando di sostituire tutta la produzione di anime passando all’Additive Manufacturing, ma adottiamo il principio additive solo per le parti più complesse, quelle per le quali otteniamo i vantaggi più significativi.”

A Borgaretto le innovazioni tecnologiche non si fermano alla stampa 3D: nei recenti anni, hanno continuato a proliferare innovazioni e miglioramenti tecnologici che permettono di lavorare più velocemente, con più efficienza e di arrivare a risultati un tempo inimmaginabili. A Borgaretto si sta costruendo la fonderia del futuro.

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