I mandrini prodotti con AM offrono nuove opportunità per i produttori di compositi

La produzione additiva (AM) ha la capacità di sconvolgere i processi industriali e di facilitare il raggiungimento di risultati innovativi, economici e rapidi rispetto ai processi di produzione tradizionali. In concomitanza con la rapida crescita della domanda di prodotti realizzati con materiali compositi – che sono intrinsecamente più forti, più leggeri e più resistenti all’ambiente rispetto ai materiali convenzionali – l’AM è oggi destinata a rivoluzionare la produzione di compositi nei settori della difesa, aerospaziale e altri. In questi settori può (tra le altre cose) essere utilizzato per creare mandrini per condotti e sfiati per applicazioni di gestione dell'aria, dei fluidi e dell'energia.

I mandrini sono uno strumento essenziale quando si realizzano parti e componenti compositi cavi. Durante il processo di fabbricazione, il mandrino viene inserito nell'estremità di un tubo e tenuto in posizione mentre l'oggetto viene formato attorno ad esso. Ciò garantisce che il prodotto finito mantenga la sua forma e dimensione.

Tradizionalmente, il tipo più comune di mandrino è realizzato in acciaio, ma è possibile utilizzare anche alluminio e altri metalli. Tali mandrini, tuttavia, possono avere applicazioni limitate e possono essere costosi. Questo articolo spiegherà agli ingegneri di tutti i settori industriali rilevanti come i loro processi produttivi possono essere semplificati e ottimizzati attraverso l’uso della produzione additiva per produrre mandrini come strumenti sacrificali per la produzione di compositi.

I materiali compositi, ampiamente utilizzati in molti settori manifatturieri, sono materiali costituiti da due o più componenti distinti. Questi componenti possono essere una combinazione di metalli, polimeri, ceramica, fibre e varie altre sostanze, a seconda dell'applicazione. I materiali compositi vengono utilizzati in una varietà di applicazioni industriali perché offrono una serie di vantaggi rispetto ai materiali tradizionali, come il fatto che sono leggeri e consentono un risparmio di carburante e presentano maggiore resistenza, maggiore stabilità, maggiore resistenza all'usura e maggiore resistenza agli agenti atmosferici e ai danni ambientali.

I materiali compositi sono anche più facili da fabbricare e modellare in forme complesse rispetto a metalli, plastica e ceramica. Combinando insieme diversi tipi di materiali, gli ingegneri possono creare materiali che soddisfano requisiti specifici e forniscono un servizio duraturo a molti settori. Con la crescente domanda di materiali compositi, è chiaro che questi materiali versatili continueranno a svolgere un ruolo importante nell'industria negli anni a venire.

Produzione di mandrini convenzionale vs AM

I metodi tradizionali di produzione dei mandrini esistono da secoli e sono ancora in uso oggi. Esistono tre principali metodi tradizionali per realizzare mandrini: fusione, forgiatura e lavorazione meccanica.

La fusione è il metodo più comune per realizzare mandrini industriali. In questo processo, il metallo fuso viene versato in uno stampo che ha la forma del mandrino desiderato. Il metallo si raffredda e si indurisce, quindi il mandrino viene rimosso dallo stampo. Nel processo di forgiatura, un pezzo di metallo viene riscaldato fino a renderlo malleabile, quindi viene modellato nel mandrino desiderato utilizzando martelli e altri strumenti. Nel processo di lavorazione, un pezzo di metallo viene tagliato o fresato nella forma desiderata utilizzando torni, fresatrici o altre macchine utensili.

Esistono numerosi svantaggi intrinseci nell'utilizzo delle tecnologie di produzione convenzionali con mandrini, tra cui il principale è che spesso richiedono molto tempo e manodopera, spesso generano molto materiale di scarto e sono limitati nella portata della complessità geometrica che può essere raggiunta. .

L'AM può essere utilizzata per creare mandrini con geometrie complesse che sarebbero difficili o impossibili da produrre con metodi tradizionali. L'AM offre un approccio più flessibile in grado di creare mandrini con design complessi e caratteristiche interne in modo estremamente rapido, senza la necessità di costosi utensili da taglio. I metodi tradizionali di produzione del mandrino richiedono inoltre la produzione di più parti se sono presenti geometrie complesse o sporgenze ecc., altrimenti non sarebbe possibile rimuovere l'anima del mandrino. La produzione di più parti comporta costi aggiuntivi, richiede molto tempo e apre la possibilità di errori e rielaborazioni.