Cofinanziato dal Programma Operativo Nazionale «Imprese e Competitività» 2014-2020 FESR del Ministero delle Imprese e del Made in Italy, il progetto segue le linee di sviluppo sulla produzione di ingranaggi elicoidali. Pienamente raggiunti gli obiettivi qualitativi e quantitativi, con potenziali applicazioni in ambito automotive utili per aumentare l’affidabilità della componentistica ad alte prestazioni, riducendo l’impiego di energia e risorse rispetto a tecnologie tradizionali.
Lo sviluppo di tecnologie innovative per la formatura di ingranaggi complessi è al centro della strategia della BU Advanced Materials di SACMI, che ha finalizzato, nell’ambito del cofinanziamento del Ministero delle Imprese e del Made in Italy e con il partner Officine Meccaniche Pontillo, il progetto CPM (Sviluppo e realizzazione di un processo atto alla realizzazione di ingranaggi complessi tramite compattazione di polveri metalliche).
Concluso a gennaio, il progetto proposto, della durata di 36 mesi, aveva l’obiettivo di portare ulteriore innovazione nel processo di metallurgia delle polveri che, rispetto alla metallurgia tradizionale, consente di ottimizzare il consumo di materiali ed energia.
I vantaggi intrinseci al processo di sinterizzazione – che comprendono anche una maggiore durabilità degli stampi ed uniformità del pezzo finito – sono il presupposto dell’attività, che si proponeva di ridurre l’attuale gap in termini di caratteristiche meccaniche delle componenti realizzate con la tecnica di fusione o deformazione plastica.
Primo step del progetto, la realizzazione delle prototipazioni partendo dai dati del modello 3D, utili per avviare i test di funzionamento del sistema per compattazione delle polveri e densificazione superficiale. Questa prima fase ha incluso la ricerca della geometria più idonea all’applicativo, realizzato tramite processo di sinterizzazione (fusione) laser diretta dei metalli (DMLS).
In pratica, con tale tecnica, l’articolo viene composto per sinterizzazione di strati successivi (additive manufacturing) sino alla completa realizzazione del modello, quindi spazzolato – per eliminare i residui di polvere – e sottoposto a trattamento termico in speciali forni. Sono stati quindi realizzati i test su diversi tipi di materiali (acciaio, titanio, leghe di alluminio, etc) per individuare quello più idoneo all’applicativo proposto.
Il progetto è stato finalizzato seguendo le linee guida della circular economy, a partire dal completo riciclo dei materiali utilizzati per le campionature. Target principale della proposta è il settore automotive per proporre un’alternativa valida – superiori proprietà meccaniche dell'ingranaggio – ed economicamente vantaggiosa rispetto alle tradizionali tecniche in uso (forgiatura, colata e lavorazioni meccaniche) per la produzione di componentistica ad alte prestazioni.
Queste tipologie di ingranaggi sono presenti in varie parti del veicolo, ad esempio il cambio. Lo scopo del progetto era realizzare attraverso questa innovativa tecnologia componenti con densità ottimale (99% di quella teorica), senza difetti nella microstruttura e con caratteristiche dimensionali, geometriche e microgeometriche dell’ingranaggio idonee all’esercizio.
Grande soddisfazione è stata espressa dal team delle due aziende per il pieno conseguimento degli obiettivi sia quantitativi sia qualitativi. Ad essere realizzati, su una pressa da 2.000 kN e con innovativo sistema di lubrificazione della parete dello stampo, sono stati circa 50.000 componenti, con densificazione ottimale, prossima ai i 7,6 g/cm3. Risultati che dimostrano un significativo avanzamento tecnologico, rappresentando la base per lo sviluppo dell’applicativo a livello industriale.
Il progetto CPM segue precedente linea di sviluppo di Helical Gear (ingranaggi elicoidali), poi industrializzata da SACMI in applicazioni specifiche già premiate dal mercato per le innovative caratteristiche del processo proposto. Cofinanziato dal Ministero delle Imprese e del Made in Italy, anche questo progetto è stato finalizzato da SACMI insieme al partner Officine Meccaniche Pontillo, Green Company certificata ISO 14001, confermando un’importante sinergia a livello di competenze, know-how e strutture.