ADDTOSHAPE vince la sfida dei giroidi in rame con l'ottimizzazione topologica per la stampa 3D

La stampa 3D ha rivoluzionato praticamente ogni settore industriale. Infatti, consente di costruire elementi e particolari con geometrie impossibili da creare con un approccio convenzionale, come l’asportazione di truciolo ad esempio. Apparentemente l’AM offre quindi possibilità illimitate. In realtà almeno un limite esiste e va cercato nella capacità di immaginare le geometrie da realizzare.

Lavorare il rame in 3D

AddToShape è nata nel 2022 come divisione additive di Seitron Spa, azienda operante nel settore elettronico da 42 anni. Realtà giovane e dinamica, l’azienda è oggi impegnata nella progettazione e realizzazione conto terzi di componenti con caratteristiche uniche. La prima, più evidente, è legata alla tipologia di materiale trattato.
“Siamo tra i pochi a disporre della tecnologia per produrre componenti in rame tramite additive manufacturing”, spiega Antonio Rossi, Co-founder e Ceo di AddToShape.
“Si basa su un brevetto del quale sono contitolare insieme all’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Applicato alle tecnologie additive, tale brevetto consente appunto di ottenere particolari in rame puro con geometrie estremamente complesse”.
L’occasione per far emergere le capacità di AddToShape e le potenzialità dei giroidi è arrivata con un progetto promosso e finanziato dall’università belga di Ghent – LCT (Laboratory for Chemical Transformation), nel quadro del progetto P2O di Moonshot, clusterSBO, con il supporto di VLAIO - Flanders Innovation & Entrepreneurship, mediante il cluster CATALISTI.
“Si tratta della progettazione e successiva realizzazione del prototipo di un reattore chimico da impiegare in un processo di plasma-catalisi nel quale rivestono un ruolo chiave i giroidi”, spiega Marco Scapinello, Postdoctoral Fellow all’LCT.



Il giroide ha la funzione di supportare e distribuire nello spazio un catalizzatore, utile nella produzione di un certo gas partendo dal metano (anche ricavato da biomasse), biogas e processi biodigestivi, e non più da idrocarburi complessi e a catena lunga. Così si abbattono i costi e le emissioni.

La svolta con nTop

I giroidi sono componenti ideali da produrre tramite additive manufacturing, perché sono costituiti da superfici minime e autoportanti, che non richiedono supporti aggiuntivi.
Inoltre, la loro realizzazione in rame assicura un migliore rendimento complessivo dei reattori rispetto a quanto ottenibile con materiali più diffusi, come leghe di titanio o di alluminio. 
Resta in ogni caso la complessità nello sviluppare modelli 3D con geometrie capaci di assicurare i risultati voluti.
Per questo, AddToShape ha scelto nTop, che racchiude in sé tutti i principi del design for additive e dell’ottimizzazione topologica. Un software topologico consente di ottenere un modello 3D a partire da specifici parametri: dimensione, peso, resistenza…. È pertanto ideale con l’additive manufacturing, perché libera dai vincoli tipici della progettazione tradizionale.
“Senza nTop”, afferma Rossi, “questi giroidi sarebbero rimasti solo un bellissimo progetto. Il software ha permesso invece di renderli realtà”.

Come funziona nTop

“Possiamo inserire valori specifici oppure ragionare con dei campi, ma soprattutto apprezziamo la flessibilità generale del software e il fatto che permetta di cambiare il disegno in modo parametrico e con una facilità impressionante”, aggiunge Rossi: “È un approccio che si sposa alla perfezione con l’additive manufacturing, che per essere sfruttato al meglio necessita di un continuo aggiornamento del design dei pezzi. Allo stesso modo, possiamo usare un progetto già ottimizzato e adattarlo a nuove specifiche, come la richiesta di un irrigidimento di alcune aree localizzate, una diversa conducibilità termica o una particolare capillarità. nTop ci permette di intervenire sui vari parametri in maniera rapida e intuitiva”.



Nei giroidi tutto questo si traduce nella possibilità di non dover riprogettare da zero i singoli pezzi ogni volta: è sufficiente definire il parametro reticolare, lo spessore della parete o la funzione che lo descrive nello spazio, e con pochi clic si ottiene il 3D pronto per essere stampato.
L’alternativa con un comune CAD è quella di modellare ogni volta la specifica struttura interna di ciascun pezzo.

Supporto completo per l’utente

Un passaggio fondamentale per arrivare a questi risultati è conoscere e padroneggiare il software. Da questo punto di vista, nTop fa leva su una serie di strumenti pratici e di semplice impiego.
“E' un software molto logico e intuitivo”, conferma Filippo Sacco Balderico, Application Engineering presso AddToShape, “e la disponibilità di help on-line e appositi tutorial ci ha permesso di raggiungere velocemente i risultati voluti. Sono molto utili da questo punto di vista anche i numerosi modelli standard messi a disposizione, poiché sono in parte precompilati e possono poi essere arricchiti e modificati ulteriormente in base alle specifiche di ciascun progetto. Si prende dimestichezza con gradualità, ma si ottengono sin da subito le geometrie volute”.
E quando le risorse di autoapprendimento messe a disposizione da nTop non risultano adeguate a esigenze peculiari, il team di application engineers di Energy Group è a disposizione per fornire tutto il supporto necessario.