PON Ricerca e innovazione 2014-2020

A seguito della pubblicazione dell’Avviso n. 713/Ric. del 29 ottobre 2010 - Titolo III - Creazione di Nuovi Distretti e/o Nuove Aggregazioni Pubblico-Private, la Europea Microfusioni Aerospaziali è stata promotrice della costituzione di un Laboratorio Pubblico-Privato, costituito poi nel 2013 mediante un contratto di Rete e denominato RITAM - “RIcerca e Applicazione di Tecnologie Avanzate per Motori”, per poter sviluppare tematiche scientifiche e tecnologiche di proprio interesse sulle microfusioni a cera persa.

Ritam è una rete di imprese orientata alla promozione di coordinate attività di Ricerca&Sviluppo nel settore dei materiali innovativi e delle tecnologie avanzate per motori e componenti di motori destinati prevalentemente al settore aeronautico e alla power generation.

 

Il progetto che EMA ha realizzato in qualità di soggetto capofila, codice PON03PE_00111_1 è MATEMI - MAteriali e TEcnologie di processo ad alta efficienza per Microfusioni Innovative, ed è stato realizzato con i seguenti partner progettuali:

            Università degli Studi di Napoli Federico II – Dip. DII e DIETI

            Università degli studi di Salerno, Dip. DII

            Università degli studi del Sannio, dip. DII

            CRdC Tecnologie Scarl

            Mosaico Monitoraggio Integrato s.r.l.

            Tecnologica s.r.l.

            PROMETE Srl

 

Alla Rete di imprese appartengono anche C.M.D. (Costruzioni Motori Diesel del gruppo cinese Longin) e il C.I.R.A. (Centro Italiano di Ricerche Aerospaziali) di Capua.

 

In questo progetto di Ricerca Industriale (RI) e Sviluppo Sperimentale (RI+SS) è ricompreso anche un intervento di formazione finanziata (FO) a cura di EMA e nelle modalità previste dall’Avviso.

 

Data inizio operazione           10-10-2013

Data fine operazione              31-12-2018

 

Totale costi progetto PON03PE_00111_1, come da Decreto prot. 782 del 06/03/2014.

RI        € 4.859.761,58

SS       € 4.373.355,41

FO       €    783.672,00

 

Per il soggetto beneficiario EMA:

Spesa totale ammissibile per il progetto di RI/SS (CUP: B48F12000650005)       € 6.397.437,50

Spesa totale ammissibile per il progetto di FO (CUP: B46D12000490007)           €    783.672,00

 

Totale finanziamento per il progetto di Ricerca Industriale                                    € 3.335.068,75

Totale finanziamento per il progetto di Formazione                                               €    783.672,00

 

% finanziamento per RI, SS e FO, rispettivamente 65, 40 e 100% poiché trattasi di progetto di partenariato, con attività di RI collaborative tra i partner della Rete RITAM.

 

Dati aggiornati al 01-10-2019

Informazioni disponibili anche sul sito www.ritam.it e per la programmazione www.ponricerca.gov.it

Finalità del progetto e principali risultati conseguiti

Progetto PON03PE_00111_1 MATEMI - MAteriali e TEcnologie di processo ad alta efficienza per Microfusioni Innovative Il progetto di ricerca MATEMI ha consentito di sviluppare conoscenze scientifiche e tecnologiche innovative e di eccellenza per le MICROFUSIONI IN LEGA ed ha avuto come finalità quella di migliorare i processi produttivi e sviluppare nuovi servizi per EMA, a beneficio della produzione di pale di turbine aeronautiche sempre più performanti.

Le soluzioni applicative adottate non sono solo patrimonio scientifico e tecnologico dei partner, ma utilizzabili anche in settori industriali e tecnologici contigui (power generation, industrie meccaniche, settore plastico e stampaggio, ceramico tecnico ad elevato valore aggiunto, biomedicale, ed altri settori che usano tecnologie equivalenti).

 

Stampaggio cere

EMA ha sperimentato le soluzioni tecnologiche sviluppate dai partner scientifici (sviluppo dei blend di cere, ottimizzazione stampaggio mediante ricorso alla modellazione numerica, realizzazione stampi prototipali via DMLS), valutando così l’applicabilità in fonderia di quanto sviluppato dai partner scientifici. Inoltre ha studiato quali siano gli impatti qualitativi e quantitativi delle diverse lavorazioni delle pale in cera, sviluppando e adottando nuove metodologie di lavorazione.

Anime e gusci ceramici, controllo di processo e loro comportamento in fonderia

EMA ha sviluppato significative attività di studio e analisi sperimentale sui processi di formatura delle anime, sul controllo di processo (principalmente controllo degli impasti) e sul comportamento dei manufatti ceramici nei cicli termici della fonderia. Ha adottato sia sperimentazioni direttamente sul campo e sia attività funzionali alla modellazione numerica del comportamento dei materiali ceramici. Si è quindi ottenuta una linea guida utile per la progettazione del materiale/processo ceramico, che mette in grado adesso EMA di progettare al meglio le composizioni ottimali per anime e gusci e i processi termici.

Inoltre, uno dei frutti più significativi dell’intera ricerca è stato lo sviluppo del brevetto 102016000124073 per il Sistema integrato per la correzione automatica della viscosità di un impasto ceramico.

 

Palette in superlega a più elevata castability

È stata confermata l’importanza delle configurazioni di assemblaggio per ottenere palette con elevato rendimento metallurgico e dimensionale, anche se il processo di solidificazione influisce in modo determinante, laddove (come nel caso di studio di colaggio a struttura monocristallina) risulta determinante la capacità di modulare in modo opportuno le velocità di discesa del pistone.

 

Sviluppo dei processi post-cast, finitura e impiego del laser nei processi di fonderia

Le attività di R&S si sono incentrate sull’ottimizzazione dei trattamenti termici, importanti per la struttura metallurgica finale del componente; attacchi chimici importanti per l’ispezionabilità delle palette; sulla fase di finitura e in ultimo sulle nuove tecniche di ripristino e lavorazione mediante utilizzo del laser.

Riguardo ai trattamenti termici, si è studiato in particolare un sistema alternativo alle barre in allumina sulle quali vengono poggiate le pale per evitare contaminazione (piastre di materiale ceramico dei gusci). Sono state condotte delle prove di solubilizzazione relativo ad una pala piccola aereonautica in lega CMSX-6.

Riguardo ai trattamenti chimici si sono individuati i parametri ottimali per ottenere elevate caratteristiche metallurgiche e migliore ispezionabilità superficiale dei grani su lega Marm200+Hf.

 

Le attività sulla finitura hanno condotto al cambio dei nastri per l’asportazione del materiale e all’introduzione di sistemi di monitoraggio ad-hoc del processo.

 

L’applicazione del laser per il ripristino e la saldatura ha condotto ai seguenti risultati: la saldatura laser del C20123 è fattibile, mentre la lega CM247LC non è risultata saldabile.

 

Brevetto: è stato depositato il brevetto dal titolo “Dispositivo correzione viscosità shell”, numero protocollo UIBM 102016000124073.

 

Progetto PON03PE_00111_1 – F-MATEMI – Formazione per MAteriali e TEcnologie di processo ad alta efficienza per Microfusioni Innovative

Il progetto di formazione, svolto da EMA, ha avuto come finalità la formazione di due profili professionali, ricercatori industriali con specifiche competenze nel settore dei processi tecnologici e materiali innovativi per motori aventi sia conoscenze generali, che un forte indirizzamento specifico sui prodotti. Il corso è stato seguito per intero da 7 studenti, tutti regolarmente assunti da EMA al termine del percorso di formazione.

 

Informazione e pubblicità

Durante lo svolgimento delle attività progettuali sono stati realizzati seminari, presentazioni e articoli scientifici con cui si è divulgata in modo proprio ed efficace l’attività scientifica realizzata.

 

In particolare, la Rete RITAM ha sempre partecipato allo SMAU di Napoli sin dalla sua prima edizione, con la presenza di un proprio stand che, negli ultimi anni è rientrato all’interno degli spazi istituzionali della Regione Campania.

Nel 2017 EMA ha anche vinto il premio Innovazione SMAU

La partecipazione a convegni o seminari (C/S) e la pubblicazione (P) di articoli su riviste internazionali è di seguito fornita.

P 2019: “Support Vector Representation Machine for superalloy investment casting optimization” C. Del Vecchio, G. Fenu, F. A. Pellegrino, M. Di Foggia, M. Quatrale, L. Benincasa, S. Iannuzzi, A. Acernese, P. Correra, L. Glielmo, Applied Mathematical Modelling 72 (2019) 324–336

P 2019: “3D temperature mapping of a ceramic shell mould in investment casting process via infrared thermography”, C. S. Greco, G. Paolillo, M. Contino, C. Caramiello, M. Di Foggia, G. Cardone,  Quantitative InfraRed Thermography Journal, https://doi.org/10.1080/17686733.2019.1608083, 2019

C/S 2017: Relatore su “Numerical modeling and experimental characterization of fused silica-based ceramics during investment casting processes’ university of Trento, CERMODEL 2017 - SESSION 5 - Trento, 27th of July 2017;

B 2016: brevetto internazionale PCT/IT2016/000029 - Procedimento per la realizzazione di anime in silice per componenti di turbine aeronautiche ed industriali;

C/S 2016: Relatore su “technology challenges and needs in the investment casting foundry: some case studies’ university of Burgos (sp), Industrial workshop and standardization innovation towards technology for extreme conditions industry Burgos, 5th-7th of October 2016

C/S 2016: relatore su “sviluppo e realizzazione di stampi mediante slm”, workshop su “fabbricazione laser additiva di materiali metallici”, ii edizione, Università degli Studi di Salerno, 29 Settembre 2016.

C/S 2016: Relatore su “sviluppo e realizzazione di stampi mediante SLM”, master in additive manufacturing, I edizione, roma 23-27 maggio 2016 organizzato da csm (gruppo rina)

P 2016: “3D temperature map reconstruction of a ceramic shell mold in investment casting process”, https://www.ndt.net/search/docs.php3?showForm=off&id=20659, C.S. Greco, G. Paolillo, C. Caramiello, M. Di Foggia and G. Cardone

P 2016: “Technical feasibility of laser dissimilar welding of superalloys on casted nozzle guide vanes”, Procedia CIRP 41 (2016) pagg. 963-968, 48th CIRP Conference on MANUFACTURING SYSTEMS - CIRP CMS 2015, F. Caiazzoa,*, V. Alfieria, V. Sergia, Andrea Tartagliab, M. Di Foggiab, A. Niolab