FAQ
Domande frequenti
Accesso rapido:
- 1. Fondamenti tecnologici
- 2. Tecnologia medicale e impianti
- 3. Industria chimica, farmaceutica e alimentare
- 4. Componenti industriali e costruzione meccanica
- 5. Aeronautica, aerospaziale e automobilismo
- 6. Tecnologia dei sensori ed elettronica
- 7. Componenti metallici da stampa 3D
- 8. Pulizia tecnica e assenza di particelle
- 9. Norme, certificazioni e compliance
Fondamenti tecnologici
Nella finitura a flusso abrasivo, conosciuta anche come Abrasive Flow Machining (AFM), una pasta altamente viscosa contenente particelle abrasive viene pressata attraverso il pezzo sotto pressione controllata.
La pasta agisce come un utensile abrasivo flessibile che si adatta alla geometria del componente.
Il processo lavora contemporaneamente tutte le superfici raggiunte dal flusso del mezzo abrasivo, in particolare fori interni, canali e passaggi complessi che non possono essere raggiunti con utensili convenzionali.
Questi termini indicano lo stesso processo e differiscono principalmente in base alla lingua e alla tradizione del mercato.
Nei mercati industriali di lingua tedesca sono comuni i termini «Strömungsschleifen» e «Druckfliessläppen», mentre a livello internazionale si è affermata la denominazione «Abrasive Flow Machining (AFM)».
La tecnologia alla base è identica.
La finitura a flusso abrasivo è particolarmente indicata quando i processi convenzionali, come la sbavatura meccanica, raggiungono i propri limiti.
Questo avviene tipicamente in presenza di:
superfici interne e canali non direttamente accessibili;
fori intersecanti e geometrie complesse;
componenti per i quali è richiesta una riproducibilità assoluta.
Per componenti altamente sensibili, nei quali devono essere esclusi effetti termici o chimici, la sbavatura termica (TEM) o elettrochimica (ECM) può non essere adatta.
Soprattutto nella tecnologia medicale, la finitura a flusso abrasivo viene preferita ai processi TEM o ECM.
La pasta abrasiva è costituita da un mezzo portante viscoelastico al quale vengono aggiunte particelle abrasive con granulometria e concentrazione definite.
Viscosità, dimensioni e tipo delle particelle vengono adattati specificamente al processo di lavorazione.
Gli abrasivi tipici comprendono carburo di silicio, carburo di boro e persino diamante, a seconda della qualità superficiale richiesta e del materiale del pezzo.
La formulazione rappresenta un fattore essenziale per ottenere risultati riproducibili.
A seconda dello stato iniziale e della geometria del pezzo, con la finitura a flusso abrasivo è possibile ottenere rugosità nell’ordine di circa Ra ± 0,1 µm.
Per applicazioni di Hygienic Design, ad esempio nell’industria farmaceutica, chimica e alimentare, si raggiungono regolarmente valori di rugosità Ra < 0,38 µm, conformi ai requisiti pertinenti per superfici, tubazioni e connessioni igieniche.
Sì. Il dispositivo di fissaggio viene progettato e realizzato individualmente per ogni componente o famiglia di componenti.
Il dispositivo dirige in modo mirato il flusso del mezzo abrasivo attraverso le aree da lavorare ed esclude le superfici che non devono essere trattate.
Questo dispositivo realizzato su misura rappresenta un fattore di qualità fondamentale e contribuisce in modo significativo alla riproducibilità del processo.
Nella nostra galleria video puoi vedere nel dettaglio tutte le fasi di lavorazione. Puoi anche consultare i nostri esempi prima/dopo.
Tecnologia medicale e impianti
Gli impianti medicali in titanio impongono requisiti estremamente elevati in termini di qualità superficiale e riproducibilità.
La finitura a flusso abrasivo (AFM) è un metodo collaudato perché funziona senza effetti termici o chimici e consente di lavorare in modo uniforme anche geometrie complesse degli impianti, come fori filettati, filettature, canali e sottosquadri.
Il processo può essere validato e integrato in processi produttivi regolamentati secondo ISO 13485.
Bave o solchi residui sulle superfici degli impianti possono causare nel corpo un aumento dell’abrasione, corrosione e infiammazioni dei tessuti.
Nel caso di viti ossee, coppe acetabolari o impianti spinali, le bave possono inoltre compromettere l’osteointegrazione.
Una sbavatura affidabile e controllata non rappresenta quindi soltanto una questione di qualità, ma anche di sicurezza del paziente.
I requisiti variano in funzione del tipo e della funzione dell’impianto.
Le superfici di scorrimento negli impianti articolari richiedono generalmente valori Ra inferiori a 0,05 µm.
Per gli impianti osteointegrati, come gli impianti dentali, sono invece desiderabili microrugosità definite per favorire l’adesione cellulare.
Sì. La finitura a flusso abrasivo è un processo parametrizzabile e riproducibile.
Pressione, numero di cicli, formulazione della pasta e geometria del dispositivo possono essere completamente documentati e qualificati.
Questo rende il processo compatibile con i requisiti di validazione secondo ISO 13485 e FDA 21 CFR Part 820.
Stäheli vanta una lunga esperienza nella documentazione dei processi di lavorazione per settori regolamentati.
Ulteriori informazioni ed esempi sono disponibili qui.
Industria chimica, farmaceutica e alimentare
I cordoni di saldatura in tubazioni, collettori e valvole sono particolarmente soggetti alla formazione di germi e ai depositi di prodotto.
Con la finitura a flusso abrasivo è possibile ridurre sovraspessori di saldatura e colorazioni termiche all’interno di tubi e raccordi fino a valori di rugosità Ra < 0,38 µm, conformemente ai requisiti di Hygienic Design secondo EHEDG e 3-A Sanitary Standards.
Il processo raggiunge anche punti non accessibili con utensili rotanti o manuali.
Per le superfici a contatto con il prodotto nell’industria farmaceutica e alimentare viene generalmente richiesto un valore Ra ≤ 0,8 µm e, nelle aree critiche, Ra ≤ 0,38 µm secondo le linee guida EHEDG.
Questi valori riducono le zone morte, prevengono la formazione di biofilm e consentono una pulizia CIP/SIP affidabile.
La finitura a flusso abrasivo consente di ottenere questi valori anche su superfici interne difficilmente accessibili, come intersezioni, riduzioni o sedi di valvole.
Sì. La finitura a flusso abrasivo è particolarmente adatta alla lucidatura interna di tubi, condotte e raccordi.
Poiché il mezzo abrasivo lavora contemporaneamente l’intera sezione interna, si ottiene una finitura omogenea e riproducibile su tutta la lunghezza.
Ciò è particolarmente vantaggioso in corrispondenza di cordoni di saldatura, raggi dei tubi e transizioni di sezione.
collettori e le valvole a più vie presentano intersezioni e spigoli interni che non possono essere raggiunti con utensili convenzionali.
L’AFM spinge il mezzo abrasivo contemporaneamente attraverso tutti i passaggi, rimuovendo anche le bave presenti sugli spigoli d’intersezione tra due fori.
Il risultato è una superficie interna liscia e priva di bave, senza danneggiare la geometria esterna o le superfici di tenuta.
Componenti industriali e costruzione meccanica
I fori intersecanti nei blocchi idraulici generano bave secondarie affilate nei punti di intersezione, difficili da rimuovere completamente con metodi meccanici.
L’AFM lavora tutte le pareti dei canali e le intersezioni in un’unica fase di processo.
Il mezzo abrasivo raggiunge tutti i punti d’incrocio e rimuove le bave in modo riproducibile, senza il rischio di lasciare particelle nel sistema.
Pareti ruvide nei passaggi dell’olio aumentano la resistenza al flusso e possono favorire la formazione di depositi.
L’AFM riduce in modo mirato la rugosità delle superfici interne dei canali, migliorando il flusso, riducendo le perdite di pressione e diminuendo il rischio di trascinamento di particelle dovuto all’abrasione.
Nei cambi ad alte prestazioni e nei sistemi idraulici questo può aumentare in modo misurabile l’efficienza e la durata.
No. L’AFM è un processo puramente meccanico-abrasivo e non genera calore.
Non si producono quindi modifiche strutturali, deformazioni o tensioni residue.
L’asportazione di materiale è selettiva e controllata e avviene principalmente sulle bave e sui picchi di rugosità, non sull’intera superficie.
Le tolleranze strette e gli accoppiamenti vengono mantenuti.
Aeronautica, aerospaziale e automobilismo
I canali di raffreddamento nelle palette delle turbine e nei componenti delle camere di combustione sono estremamente stretti e presentano geometrie complesse, rendendo impossibile l’impiego di utensili convenzionali.
L’AFM è uno dei pochi processi in grado di sbavare e levigare questi canali in modo riproducibile.
Una migliore qualità della superficie interna del canale riduce il carico termico
Sì. L’AFM è un processo completamente documentabile e qualificabile, con parametri di ingresso e uscita definiti.
Il controllo del processo, la tracciabilità e la ripetibilità possono essere garantiti.
Il processo è compatibile con i sistemi di gestione della qualità secondo AS9100 e con i requisiti di processo rilevanti per Nadcap.
Nell’automobilismo, i componenti lavorati mediante AFM vengono utilizzati specificamente per ottimizzare i flussi.
I canali dell’olio nelle bielle, negli alberi motore e nei blocchi motore vengono levigati per ridurre al minimo la resistenza al flusso e migliorare la formazione del film lubrificante.
Allo stesso tempo, è possibile eliminare intagli e microdifetti dalle superfici dei componenti sottoposti a forti sollecitazioni, aumentando la resistenza alla fatica.
Ogni grammo e ogni bar di perdita di pressione contano: l’AFM interviene su entrambi gli aspetti.
Sì. A causa della sua durezza e sensibilità al calore, il titanio è difficile da lavorare con molti processi di sbavatura convenzionali.
L’AFM non genera calore e la formulazione della pasta abrasiva può essere adattata specificamente al titanio.
Il processo garantisce risultati riproducibili anche su componenti in titanio con canali stretti e geometrie interne complesse.
Ulteriori informazioni ed esempi sono disponibili qui.
Tecnologia dei sensori ed elettronica
Gli alloggiamenti dei sensori sono spesso realizzati con materiali sensibili e presentano fori con tolleranze strette.
I processi di sbavatura meccanica comportano il rischio di modificare la geometria del foro.
L’AFM rimuove selettivamente le bave sugli spigoli senza provocare variazioni dimensionali sulle superfici di accoppiamento.
Sì, a seconda della sezione minima.
L’AFM può lavorare canali e fori a partire da un diametro di circa 0,5 mm, a condizione che la viscosità e le dimensioni delle particelle della pasta siano adattate di conseguenza.
Per strutture ancora più fini vengono utilizzati speciali mezzi a bassa viscosità.
Stäheli fornisce consulenza caso per caso per determinare a partire da quale geometria l’AFM può essere utilizzata in modo efficace.
Nei componenti elettronici, le bave possono causare cortocircuiti elettrici, in particolare quando particelle metalliche si staccano e raggiungono aree conduttive.
Sono inoltre possibili malfunzionamenti meccanici causati da canali ostruiti o superfici di tenuta danneggiate.
L’assenza di bave rappresenta pertanto un requisito funzionale nella tecnologia dei sensori e nell’elettronica.
Sì. I componenti ad alto vuoto presentano requisiti elevati sia in termini di qualità superficiale sia di assenza di particelle.
Utilizzando una pasta specificamente formulata per le esigenze di lucidatura, è possibile ottenere bassi valori Ra < 0,2 µm.
Successivi processi di lavaggio mediante impianti di pulizia a ultrasuoni garantiscono il livello di pulizia particellare richiesto.
Ulteriori informazioni ed esempi sono disponibili qui. Qui puoi inoltre consultare la nostra Success Story con Kistler.
Componenti metallici da stampa 3D
I componenti metallici prodotti mediante stampa 3D, come SLM, DMLS ed EBM, presentano tipicamente superfici ruvide e irregolari, in particolare all’interno di canali, strutture reticolari e sporgenze.
Queste aree non possono essere raggiunte con frese, utensili abrasivi o strumenti manuali.
L’AFM è uno dei pochi processi in grado di levigare in modo riproducibile anche le superfici interne di componenti prodotti mediante additive manufacturing.
A seconda del materiale e dei parametri di stampa, le superfici SLM grezze presentano valori Ra compresi tra 5 e 20 µm.
Con l’AFM questi valori possono essere ridotti a Ra < 1 µm e, mediante lavorazioni multiple, a Ra < 0,5 µm, anche nei canali interni di raffreddamento o di flusso.
Questo aspetto è particolarmente importante per i componenti aerospaziali e medicali, nei quali la stampa 3D viene utilizzata sempre più frequentemente.
I canali di raffreddamento conformali negli stampi a iniezione vengono oggi spesso realizzati mediante stampa 3D.
Le pareti interne ruvide di questi canali aumentano la resistenza al flusso e riducono le prestazioni di raffreddamento.
L’AFM leviga in modo mirato le superfici interne dei canali, migliorando il trasferimento termico e l’efficienza del flusso senza influenzare la complessa geometria esterna dell’utensile.
Dopo la stampa, gli impianti in titanio o CoCr presentano superfici ruvide e irregolari che possono favorire depositi proteici e adesioni cellulari indesiderate.
L’AFM leviga queste superfici fino a ottenere valori Ra definiti e rimuove particelle libere e strati di ossido.
Ciò migliora la biocompatibilità e consente contemporaneamente di impostare in modo mirato la rugosità superficiale nelle aree destinate all’osteointegrazione.
Pulizia tecnica e assenza di particelle
La pulizia tecnica descrive lo stato di un componente in termini di contaminazione da particelle e residui dopo la lavorazione.
Le norme di riferimento sono VDA 19 per l’industria automobilistica e ISO 16232 come standard internazionale.
Esse definiscono valori limite per dimensioni, quantità e materiale delle particelle sulle superfici a contatto con il prodotto.
Per i componenti critici per la sicurezza utilizzati in sistemi idraulici, elettronici e medicali, il rispetto di queste norme rappresenta un requisito fondamentale di qualità.
Dopo la lavorazione, il mezzo abrasivo viene espulso dal componente e quest’ultimo viene successivamente pulito mediante accurati processi di lavaggio a ultrasuoni.
Per i prodotti medicali, il processo di lavaggio è validato.
Questo aspetto è rilevante anche per sistemi idraulici, tecnologia dei sensori e alloggiamenti elettronici, nei quali particelle residue possono causare malfunzionamenti o guasti.
Nei componenti elettronici, particelle metalliche libere, i cosiddetti «whisker», possono causare cortocircuiti elettrici e rendere inutilizzabili alloggiamenti miniaturizzati.
Nei sistemi idraulici, le particelle residue possono provocare usura delle valvole e guasti del sistema.
Nel settore medicale, particelle presenti sugli impianti rappresentano un rischio diretto per la sicurezza del paziente.
L’AFM riduce al minimo questi rischi grazie a un processo intrinsecamente a bassa generazione di particelle. Su richiesta, Stäheli può inoltre sottoporre i componenti dopo la lavorazione a un controllo di pulizia secondo VDA 19 / ISO 16232.
Norme, certificazioni e compliance
Per ogni ordine di lavorazione vengono definiti i parametri di processo rilevanti: pressione, numero di cicli, specifica della pasta, geometria del dispositivo e, a seconda dei requisiti, rugosità iniziale e finale.
Questa documentazione garantisce la completa tracciabilità e costituisce la base per le validazioni di processo secondo ISO 13485.
Su richiesta, Stäheli fornisce i relativi rapporti di controllo e protocolli di processo.