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Sviluppare laser ad impulsi ultra-corti ad alta potenza e l'ottica associata per consentire la texturing periodica precisa delle superfici

Una gamma di funzionalità superficiali a velocità di elaborazione senza precedenti

Una gamma di funzionalità superficiali a velocità di elaborazione senza precedenti
05/09/2019

​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​L'obiettivo generale di PROMETHEUS è quello di sviluppare laser ad impulsi ultra-corti ad alta potenza e l'ottica associata per consentire la texturing periodica precisa delle superfici per conferire una gamma di funzionalità superficiali a velocità di elaborazione senza precedenti.

Obiettivi chiave generali:

Il progetto PROMETHEUS prevede una serie di ampi obiettivi qualitativi, tra cui;

  • per produrre superfici funzionali testurizzate utilizzando meno materie prime, meno energia e meno rifiuti
  • per migliorare la precisione, la potenza e il controllo sulle tecnologie esistenti
  • per ottenere una rapida lavorazione dei materiali con velocità di elaborazione 2-5 m2 / min, rappresenta un aumento significativo delle attuali tecniche laser
  • aumentare la precisione ottenibile
  • per ridurre al minimo l'impatto del calore su materiali sensibili
  • per aumentare la produttività
  • aumentare la flessibilità ottenibile e la personalizzazione del prodotto
  • ridurre significativamente i costi di elaborazione.

    Il progetto di Prometheus colmerà il divario esistente tra le applicazioni di nicchia  e quelle tradizionali per il trattamento delle superficie con laser a impulsi ultra-corti ad alta potenza. Questa tecnologia consente la produzione di materiali con proprietà avanzate come antiaderenza, bassa usura/attrito, oleorepellenza o idrofobicità, che mediante lo sviluppo in questo progetto unico fornirà un'ampia gamma di funzionalità superficiali su metalli, polimeri e ceramiche con un elevata produttività grazie alla alta risoluzione spaziale diretta DLIP (Direct Laser Interference Patterning). Si prevede che la tecnologia sviluppata fornirà velocità di texturing della superficie senza precedenti fino a 5 m2 / min e consentirà di produrre caratteristiche ad alta risoluzione fino a 1 μm con un impatto termico minimo sui pezzi da lavorare. Questo ambizioso progetto è rappresentato un consorzio paneuropeo di organizzazioni leader a livello mondiale, dai partner industriali e di ricerca a quattro produttori - Maier, Johnson e Johnson, il gruppo Fiat Chrysler Automobile e Arcelik - che saranno in grado di valutare i risultati del progetto rispetto agli attuali processi industriali. Lungo i tre anni di progetto, e attraverso gli sviluppi nelle sorgenti laser, nell'ottica, nell'impostazione del processo, nel controllo e nel monitoraggio, il consorzio realizzerà un sistema dimostrativo di elaborazione laser integrato per mostrare le sue capacità in base agli obiettivi stabiliti.

    Oltre al previsto miglioramento della precisione, gli obiettivi qualitativi del progetto Prometheus comprendono un migliore utilizzo delle risorse, dalle materie prime, all'energia e al fine vita. Si prevede inoltre un salto di qualità nella velocità di lavorazione dei materiali, come accennato, raggiungendo 2-5 m2 / min, riducendo al minimo l'impatto termico sui materiali sensibili. Il progetto mira a raggiungere una maggiore flessibilità e consentire una personalizzazione più semplice del prodotto, il tutto a un costo inferiore rispetto alle soluzioni esistenti. Gli studi di casi in corso di sviluppo comprendono una lavastoviglie, un'asciugatrice, il rivestimento delle canne cilindro dei basamenti automotive ed il rivestimento degli stampi per lo stampaggio a caldo delle leghe di alluminio ad alta resistenza per l'industria automobilistica.
    La capacità unica di questa tecnologia di generare array periodici precisi di texture superficiali a una velocità di elaborazione senza precedenti contribuirà al suo ingresso nei processi di produzione tradizionali, dal suo attuale utilizzo in applicazioni di altissimo valore di nicchia. La tecnologia DLIP (Direct Laser Interference Patterning) consente il pieno utilizzo dei sistemi laser ad alta potenza offrendo profondi guadagni di produttività rispetto alle tecnologie attuali. Inoltre, essendo digitale di default, il sistema consente una rapida riconfigurazione per fornire funzionalità e modelli di superficie personalizzati su base componente per componente.

    Mantenere l'Europa al centro dell'innovazione e della leadership ambientale
    Questo progetto unico porterà alla luce un sistema di elaborazione laser ad impulsi ultra-corti ad alta produttività ed ad alta potenza. Prometheus affronterà alcune delle principali sfide della società Europa del 2020, garantendo che le aziende europee e le organizzazioni di ricerca rimangano all'avanguardia delle nuove tecnologie di produzione e creando nuove opportunità di lavoro. Allo stesso tempo, il progetto ridurrà al minimo l'impatto ambientale.

    L'attività principale del CRF è focalizzata sull'applicazione della tecnologia PROMETHEUS in due casi di studio automobilistici: rivestimento della canna cilindro motore e stampo per il processo di formatura a caldo di parti metalliche in alluminio. La tecnologia di laser texturing  del progetto PROMETHEUS potrebbe migliorare il rivestimento della canna cilindro per migliorare la lubrificazione del pistone riducendo il consumo di carburante e l'usura del rivestimento, mentre per il caso dello stampo per il processo di formatura a caldo potrebbe consentire una migliore lubrificazione dell'alluminio alle alte temperature riducendo la quantità totale di lubrificante necessaria, con un miglioramento della qualità superficiale finale e dei processi successivi (saldatura e verniciatura).

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