SACMI e Officine Meccaniche Pontillo hanno appena completato un nuovo processo tecnologico per la produzione di ingranaggi mediante sinterizzazione, un trattamento termico utilizzato per lo sviluppo di giunzioni tra particelle, con l’obiettivo di formare un oggetto solido e continuo di densità controllata.
Cofinanziato dal Programma Operativo Nazionale “Imprese e Competitività” 2014-2020 FESR del Ministero dello Sviluppo Economico italiano (ora Ministero delle Imprese e del Made in Italy), il progetto segue le linee di sviluppo della produzione di ingranaggi elicoidali. Gli obiettivi qualitativi e quantitativi sono stati pienamente raggiunti, con potenziali applicazioni nel settore automobilistico utili per aumentare l’affidabilità dei componenti ad alte prestazioni, riducendo l’uso di energia e risorse rispetto alle tecnologie tradizionali.
Lo sviluppo di tecnologie innovative per la produzione di ingranaggi complessi è al centro della strategia della Business Unit Advanced Materials di SACMI. Il progetto proposto, della durata di 36 mesi, mira a portare maggiore innovazione nel processo di metallurgia delle polveri, che ottimizza il consumo di materiali e di energia rispetto alla metallurgia tradizionale. I vantaggi intrinseci del processo di sinterizzazione – che comprendono anche una maggiore durata degli stampi e l’uniformità del pezzo finito – sono il presupposto dell’attività, che mirava a ridurre l’attuale divario in termini di caratteristiche meccaniche dei componenti realizzati per fusione o deformazione plastica.
Il primo passo del progetto è stato la realizzazione di prototipi a partire dai dati del modello 3D, utili per avviare i test operativi del sistema di compattazione della polvere e di densificazione della superficie. Questa prima fase comprendeva la ricerca della geometria più adatta all’applicazione, realizzata con un processo di sinterizzazione laser diretta dei metalli (DMLS). In pratica, con questa tecnica, l’articolo viene composto sinterizzando strati successivi (produzione additiva) fino a quando il modello non è completo, quindi viene spazzolato – per rimuovere la polvere residua – e trattato termicamente in forni speciali. Sono stati quindi effettuati test su diversi tipi di materiali (acciaio, titanio, leghe di alluminio, ecc.) per individuare i più adatti all’applicazione proposta.
Il progetto è stato portato a termine seguendo le linee guida dell’economia circolare, a partire dal riciclo completo dei materiali utilizzati per i campioni. L’obiettivo principale della proposta è il settore automobilistico, per proporre un’alternativa valida – con proprietà meccaniche superiori degli ingranaggi – e conveniente alle tecniche tradizionali in uso (forgiatura, fusione e lavorazione meccanica) per la produzione di componenti ad alte prestazioni. Questi tipi di ingranaggi si trovano in varie parti del veicolo, ad esempio nel cambio. Grazie a questa tecnologia innovativa, l’obiettivo del progetto era quello di produrre componenti con una densità ottimale (99% della densità teorica), senza difetti nella microstruttura e con caratteristiche dimensionali, geometriche e microgeometriche dell’ingranaggio adatte al funzionamento.
Le aziende hanno espresso grande soddisfazione per il pieno raggiungimento degli obiettivi quantitativi e qualitativi. Sono stati prodotti circa 50.000 componenti su una pressa da 2.000 kN con un innovativo sistema di lubrificazione delle pareti dello stampo, ottenendo una densificazione ottimale di circa 7,6 g/cm³. Questi risultati dimostrano una significativa svolta tecnologica, che costituisce la base per lo sviluppo dell’applicazione a livello industriale.
Il progetto CPM segue una precedente linea di sviluppo di ingranaggi elicoidali, poi industrializzati da SACMI in applicazioni specifiche già riconosciute dal mercato per le caratteristiche innovative del processo proposto. Cofinanziato dal Ministero dell’Impresa e del Made in Italy, anche questo progetto è stato portato a termine da SACMI insieme al suo partner Officine Meccaniche Pontillo, un’azienda green certificata ISO 14001, a conferma di un’importante sinergia in termini di competenze, conoscenze e strutture.
La sinterizzazione è un trattamento termico utilizzato per sviluppare legami tra le particelle al fine di formare un oggetto solido e continuo di densità controllata.
