Quali sono le prospettive per la tecnologia del trattamento termico?

Sebbene su piccola scala, la produzione additiva con metalli stia crescendo rapidamente e pone nuove esigenze ai processi di trattamento termico. Il trattamento termico è importante per ottenere uniformità e qualità costante nei pezzi finiti, aspetti essenziali qualora la produzione additiva dovesse effettuare il passaggio dalla produzione su piccola scala alla produzione di massa.

"Oggi, la produzione additiva è un processo molto manuale in cui le parti vengono trasportate fisicamente da una stazione all'altra per ogni fase del processo", afferma Dilip Chandrasekaran, responsabile del reparto R&S e tecnologia presso Kanthal. "Nel futuro, con la crescita del settore, vedremo una maggiore automazione dei processi in cui le stampanti 3D alimenteranno le parti nel post-trattamento. Dovrà essere agevole e semplificato e il riscaldo dovrà eseguire diversi processi".

Man mano che le parti prodotte diventeranno più piccole e complesse, dovranno essere sviluppati nuovi tipi di forni e dovranno essere a disegno specificamente per l'industria manifatturiera additiva.

Smaller and more intricate parts will require new types of furnaces."Saranno necessari forni in grado di rimuovere leganti, effettuare la sinterizzazione dei prodotti e seguire il raffreddamento", aggiunge Chandrasekaran. "Ma la tecnologia della produzione additiva sta evolvendo così velocemente che è difficile fare previsioni".

Transizione al riscaldo elettrico

Oltre alla produzione additiva, i produttori in di molte industrie pesanti stanno cercando sempre più di elettrificare i loro processi di trattamento termico. Molte aziende stanno già sostituendo il riscaldo a gas con quello elettrico, che non solo elimina le emissioni, ma fornisce anche controllo e stabilità migliori.

"La spinta a migliorare la sostenibilità, la circolarità, l'automazione e la digitalizzazione: tutti questi fattori stanno influenzando altri settori e influenzeranno anche il trattamento termico", afferma Chandrasekaran. "Nelle industrie pesanti come quella automobilistica, dell'acciaio, dell'alluminio e dei prodotti petrolchimici, che sono grandi produttori di emissioni di CO2, la spinta al cambiamento è particolarmente forte".

Il ritmo del cambiamento è più veloce nei mercati in cui l'elettricità è più economica e facilmente disponibile. Questa tendenza è chiara nel nord Europa ma meno negli Stati Uniti dove i prezzi del gas naturale sono bassi, quindi i potenziali risparmi sui costi non sono così evidenti, sebbene ancora possibili.

In molti luoghi, anche le incertezze riguardanti offerta e domanda di elettricità ostacoleranno la transizione. Ma nel complesso, con l'entrata in vigore di una legislazione governativa più severa, l'emissione di CO2 diventerà più costosa a causa dell'aumento delle imposte e delle tasse e questo accelererà la spinta verso l'elettrificazione.

"Il primo passo per rendere il trattamento termico privo di carbonio è installare riscaldatori elettrici, questo è già possibile oggi", afferma Dilip. "Il passo successivo è usare l'elettricità da una fonte priva di combustibili fossili. In questo modo hai sostanzialmente eliminato tutte le emissioni dal processo".

La sfida per i produttori di apparecchiature per il riscaldo sarà quella di potenziare le loro soluzioni. Attualmente, i riscaldatori elettrici possono sostituire i riscaldatori e i bruciatori a gas in grandi installazioni come nella produzione additiva. Ma per completare la transizione in industrie ancora più grandi, come quella dell'acciaio e petrolchimica, saranno necessari riscaldatori ancora più potenti.

Fare di più con meno

Un'altra crescente domanda nell'ambito della tecnologia del trattamento termico riguarda la flessibilità e nel prossimo decennio ci si aspetta che le apparecchiature eseguano più attività all'interno dello stesso processo.

"Anziché eseguire passaggi e processi separati per tempra, ricottura e così via, dovremo combinare più funzioni nella stessa apparecchiatura", spiega Chandrasekaran. "In questo modo verranno ridotte le fasi di produzione e, di conseguenza, diminuiranno anche i costi".