Questo 3D

Il motore a microturbina stampato in 3D sviluppato dal Technion - Israel Institute of Technology e dal software PTC ... [+] visto qui in uno spaccato che mostra la struttura interna.

Un aspetto del funzionamento della stampa 3D industriale che a prima vista è difficile da comprendere è la sua capacità di costruire parti all’interno di altre parti. Una stampante 3D in metallo crea un oggetto uno strato orizzontale sottile come un capello alla volta. Quindi immagina di stampare in 3D un oggetto come una catena. È costruito già collegato in cerchi completamente solidi. Al contrario, nella produzione tradizionale, i singoli collegamenti vengono prima diritti, poi piegati e uniti insieme uno alla volta, il che è più lento, richiede più manodopera e presenta punti deboli in ciascun collegamento. Si tratta dello stesso antico principio di produzione dei gioielli e delle catene che tengono le ancore delle navi della marina.

La capacità della stampa 3D di fabbricare oggetti, come una catena già collegata, sta sconvolgendo il modo in cui le cose sono sempre state prodotte. Offre agli ingegneri una nuova libertà di progettazione, libera dai limiti della produzione tradizionale.

Per ribadire questo punto, utilizzando una parte stampata in 3D molto più complessa di una maglia di catena, la società di software PTC ha mostrato un motore a reazione completamente stampato in 3D – in un unico pezzo – durante l’evento di lancio del prodotto aziendale il mese scorso a Boston, Massachusetts.

Stampato in 3D in Iconel, questo motore a microturbina da 8 libbre, mostrato qui aperto per rivelare le strutture interne... [+], potrebbe essere il futuro degli UAV più economici.

Il gruppo motore nasce completamente assemblato

Il motore a microturbina pesa circa otto chili ed è stampato in 3D come un unico componente, comprese tutte le parti rotanti e fisse, tutto in una volta. Anche se dall'esterno sembra solido, all'interno sono presenti strutture reticolari per ridurre al minimo il peso e canali per consentire il flusso di aria e carburante. Una tipica microturbina, al contrario, contiene più di 33 parti che vengono lavorate individualmente e poi assemblate.

"Non sono necessari altri componenti per il funzionamento di questo motore oltre all'alloggiamento", afferma Steve Dertien, Chief Technology Officer di PTC. "Tutto il resto, dai cuscinetti alla tenuta al raffreddamento, è progettato internamente."

PTC afferma che questo motore stampato in modo additivo si accenderebbe come qualsiasi altro motore a microturbina, sebbene in realtà non sia stato testato in questo modo. Essendo un progetto di ricerca non commerciale, PTC non prevede di vendere questo particolare motore, ma non mancano le aziende che cercano di rendere le turbine compatte più convenienti per applicazioni, come gli UAV più leggeri e di dimensioni moderate.

"Oggi, i motori a microturbina richiedono processi di assemblaggio complessi di molte parti costose, il che mette i clienti direttamente nel mirino delle dipendenze della catena di fornitura, della disponibilità limitata e dei loro produttori che mantengono le giuste competenze dei dipendenti per completare gli assemblaggi", ha affermato PTC al momento del lancio del prodotto.

Un motore a microturbina monolitico stampato in 3D può ridurre drasticamente i costi, accelerare la produzione e introdurre nuove efficienze non possibili con i motori prodotti tradizionalmente.

Con la stampa 3D, chiamata anche produzione additiva, non sono necessari strumenti per lo stampaggio o la lavorazione delle parti. Elimina la necessità di saldare o unire parti che possono introdurre punti deboli. Esiste anche la possibilità di una produzione on-demand in loco poiché non è necessario spedire componenti da altrove o disporre di manodopera qualificata.

"Quando il motore è costituito da una sola unità, è economico produrlo e sostituirlo", afferma Dertien, "Non devi pensare alle parti di ricambio. Se si rompe, stampane uno nuovo".

Il motore ha impiegato 13 ore per stampare su una stampante 3D a fusione laser a letto di polvere metallica di EOS (il suo modello M300) utilizzando Inconel come materiale. L'inconel è un metallo estremamente resistente e resistente al calore, molto difficile da lavorare, pertanto, nella produzione tradizionale, viene spesso utilizzato solo per le parti di scarico di un motore a turbina.

Questo particolare motore a microturbina vuole essere una parte iconica che dimostra il possibile, afferma Dertien. "L'obiettivo di Uber era fare qualcosa che fosse straordinario, ma accessibile."