Dubai: elica da 26 kg stampata in 3D da una scansione

Il cliente aveva bisogno di un'elica identica a una esistente, e gli serviva in fretta. Non c'erano disegni. L'unica testimonianza della curvatura delle pale, del passo e del raccordo tra ciascuna pala e il mozzo era il pezzo fisico stesso. La risposta di JOME Engineering è stata scansionarlo, stampare la copia e rifinirla a mano.

Il metodo è la manifattura additiva a filo e arco, o WAAM: un arco elettrico fonde un filo metallico, che viene depositato cordone dopo cordone finché la forma non si costruisce. JOME ha stampato la sostituzione in acciaio inossidabile SS316L su un sistema Vipra AM, una piattaforma WAAM robotizzata per grandi pezzi metallici realizzata dall'azienda italiana Caracol. Il lavoro si è svolto nello stabilimento di JOME a Dubai, vicino alla nave per cui l'elica era stata costruita. Il risultato pesa 26 kg e misura 685 mm di diametro.

La realizzazione è avvenuta per fasi. Il mozzo centrale, o boss, è stato lavorato per primo, e un test con liquidi penetranti, che rivela le cricche superficiali, ne ha confermato l'integrità prima che le tre pale vi fossero depositate sopra. La lavorazione meccanica ha richiesto circa 100 ore ed è stata la fase più difficile: le pale sono superfici a forma libera attorcigliate, con pochi punti di riferimento per l'allineamento. Per contenere gli errori, il team ha riscansionato il pezzo dopo ogni fase e lo ha confrontato con il modello digitale di riferimento. La deposizione ha richiesto circa 20 delle circa 120 ore complessive. Caracol sostiene che questa ripartizione sia tipica per i pezzi metallici di precisione.

L'approccio ha dei precedenti. Nel 2017 la società olandese di manutenzione navale MKM ha descritto lo stesso problema, con pezzi privi di disegni, e ha usato scanner 3D Artec per costruire modelli digitali. Il progetto WAAMpeller dei cantieri Damen ha seguito la strada opposta: partendo da un file CAD, ha stampato un'elica per rimorchiatore di 400 kg in bronzo di alluminio e nichel, prima di fresarla. Il lavoro di JOME unisce i due approcci: scansionare un pezzo privo di disegni, poi ricostruirlo con la tecnica WAAM e lavorarlo di macchina. I dati di Caracol su tempi e costi riguardano questa sola elica, non una produzione in serie, e le fonti non mostrano le prestazioni del pezzo in esercizio.

Per un armatore che ha come unico ricambio un oggetto metallico su uno scaffale, il guadagno è di tempo. Una nave aspetta la propria elica, e saltare lo stampo e la coda in fonderia significa rimetterla in servizio prima. JOME ora dispone della geometria in forma di file, quindi una futura sostituzione potrà passare direttamente alla stampa senza una nuova scansione. Caracol aggiunge inoltre che il WAAM fonde solo il filo che deposita e non richiede uno stampo in acciaio, il che, secondo l'azienda, riduce l'impronta di carbonio dei pezzi unici. Si tratta di affermazioni del costruttore. Se i valori del 60% e del 40% reggeranno per la prossima elica, o per una serie di eliche, le fonti non lo mostrano ancora.