Testa del bruciatore di nuova generazione per la produzione di acciaio SSAB

Delva ed EOS aprono la strada all'AM con il rame

01 dicembre 2025 | Tempo di lettura: 5 min

La perfezione è nemica del bene: questo potrebbe essere il motto dello sviluppo di un tipo completamente nuovo di testa del bruciatore per le piallatrici a gas di SSAB nella produzione di acciaio in Finlandia. Per raggiungere questo obiettivo, SSAB ha contattato lo specialista di AM Markku Lindqvist, CTO di Delva Oy. La società di servizi tecnologici Etteplan è stata coinvolta per aiutare nella simulazione e nella progettazione della testa del bruciatore. L'obiettivo: superare il vecchio design delle teste dei bruciatori, aumentare la produzione e migliorare la qualità. Oggi è stato raggiunto un risultato ancora maggiore, grazie alla stretta collaborazione e alle caratteristiche uniche dei componenti in rame prodotti con la tecnologia additiva.

Le sfide della produzione di acciaio: Tasso di produzione, qualità e sostenibilità

SSAB è un'azienda siderurgica globale specializzata in acciaio ad alta resistenza e servizi correlati. Nel sito produttivo dell'azienda a Raahe, in Finlandia, uno degli impianti utilizza piallatrici a gas per levigare e rimuovere le imperfezioni superficiali dalle lastre di acciaio prima che queste vengano utilizzate nella produzione di lamiere. Con la configurazione convenzionale, la superficie delle lastre era ruvida e presentava molte scanalature profonde. Per migliorare la qualità del prodotto e ridurre gli scarti, SSAB ha cercato dei modi per ottimizzare il processo di produzione.

"Durante la nostra prima discussione, SSAB ci ha detto che voleva sviluppare un nuovo tipo di testa di bruciatore. Doveva avere un flusso di gas ottimizzato e quindi consentire risultati migliori in termini di qualità e produttività"
Markku Lindqvist, CTO dell'azienda finlandese Delva Oy

All'inizio del progetto, non era ancora chiaro come soddisfare esattamente i requisiti. A quel punto, Delva ha contattato Etteplan per contribuire alla progettazione e alla simulazione del nuovo bruciatore. Delva, Etteplan e SSAB intrapresero un entusiasmante viaggio nell'AM. A quel tempo, nessuno prevedeva che la sostenibilità sarebbe stata parte integrante del gioco in molti modi.

Forze congiunte per il rame AM: Quando arrendersi non è un'opzione

Se si considera la produzione additiva di metalli in generale, la Laser Powder-Bed Fusion funziona con un'ampia gamma di materiali e consente di produrre componenti di precisione in geometrie complesse senza giunzioni. " Questo era anche il nostro obiettivo per l'applicazione SSAB", spiega Lindqvist. "Tuttavia, i primi prototipi di testa del bruciatore costruiti con leghe a base di nichel non erano in grado di resistere all'ambiente estremamente ostile dell'applicazione SSAB. Abbiamo pensato che l'Inconel 718, essendo una lega per alte temperature, sarebbe stata una buona scelta di materiale". Dopo i primi test si è capito che la tolleranza alle alte temperature non era un problema, ma che la proprietà principale del materiale era la conduttività. A questo punto è sorta la domanda se l'utilizzo della lega di rame CuCrZr potesse essere la risposta.

Il rame presenta molti vantaggi, come l'elevata morbidezza, la malleabilità e la conducibilità termica. Tuttavia, per molto tempo non sono stati trovati i processi AM adatti a gestire il materiale e a ottenere risultati affidabili e ripetibili. Nel 2024, EOS ha proposto un nuovo materiale di rame puro e ha risolto problemi fondamentali come la gestione termica e la risoluzione dei pezzi utilizzando il sistema EOS M 290 da 1 kW. " Per i primi test, non avevamo ancora la macchina killer di EOS", dice Markku. "Quindi, abbiamo lavorato a stretto contatto con EOS e presto abbiamo capito che l'AM del rame era la risposta a tutte le nostre domande".

Nel primo test sul rame, la parte superiore della testa del bruciatore è stata realizzata in CuCrZr e i canali più piccoli sono stati realizzati in 316L. Il "labbro" di rame è stato realizzato direttamente sopra il 316L prodotto in modo additivo. "Volevamo assicurarci che i canali più piccoli da 0,7 mm rimanessero aperti e a quel punto non avevamo molta esperienza con i materiali in rame". Dopo alcuni miglioramenti progettuali e test in loco, è stato possibile realizzare l'intero componente in rame, compresi i canali da 0,7 mm con uno spessore di 80 µm. "SSAB si è dimostrata sempre molto aperta e sono molto contento che ci siamo riusciti".

"Per i primi test, non avevamo ancora la macchina killer di EOS. Abbiamo quindi lavorato a stretto contatto con EOS e presto abbiamo capito che il rame AM era la risposta a tutte le nostre domande. SSAB si è dimostrata sempre molto aperta e sono molto contento del successo ottenuto"
Markku Lindqvist, CTO dell'azienda finlandese Delva Oy

Vantaggi a tutti i livelli: Molto più di una nuova testa di bruciatore

Nel frattempo, Delva ha investito in una macchina AMCM M 290-2 da 1 kW con due laser da 1 kW e ha avviato la produzione. Inoltre, Delva ha progettato e ottimizzato le tubazioni che portano alla testa del bruciatore. La produzione additiva e la stampa ibrida hanno avuto un ruolo fondamentale. Oggi, 14 bruciatori di rame stampati lavorano fianco a fianco nel pianificatore di gas di SSAB. Uno dei vantaggi più evidenti è la superficie liscia delle billette di acciaio prodotte con la nuova configurazione, che porta anche a una migliore resa. Entrambi sono legati al miglioramento del flusso di gas ottenuto grazie alla complessa geometria dei canali. "Inoltre, con 6,7 kg i nostri bruciatori sono più leggeri rispetto ai vecchi modelli da 12,9 kg", afferma Markku. "L'intero sistema funziona con meno vibrazioni - stiamo parlando di un gruppo pesante che pesa tonnellate. Meno vibrazioni significa quindi meno fatica per la macchina, il che si traduce in una maggiore durata". Inoltre, i bruciatori durano molto più a lungo senza alcuna manutenzione.

Rendendo il processo più efficiente, si ridurranno anche le emissioni di CO₂. Le stime vanno da 14.000 a 30.000 tonnellate all'anno e saranno verificate nei prossimi mesi. Il risparmio di 30.000 tonnellate di CO₂ equivale all'eliminazione dell'impronta di carbonio annuale di un'intera cittadina, grande più o meno come St. Moritz in Svizzera. "Calcolato in un altro modo, il risparmio può essere di 5 milioni di euro l'anno, il che rende questa una vera storia di sostenibilità", aggiunge Markku. Poiché le nuove teste dei bruciatori sono stampate in un unico pezzo, si eliminano anche le operazioni di manutenzione che causano fermi macchina dovuti a perdite. "L'allungamento della vita utile è un bel miglioramento. Non abbiamo bisogno di fare manutenzione alla macchina e la produzione può essere mantenuta", commenta il personale di manutenzione di SSAB. Un ultimo vantaggio menzionato da Markku Lindqvist è il breve tempo di consegna di due settimane, rispetto ai due mesi della testa del bruciatore convenzionale, con un prezzo del componente comparabile a quello del bruciatore tradizionale.

Guardando al passato e al futuro: Pronti per i prossimi progetti

"È stato un viaggio piuttosto lungo", riprende Markku Lindqvist. "Ma la ricetta del successo è stata che siamo stati in grado di identificare il problema in ogni fase e di risolverlo per fare il passo successivo, grazie a un'ottima e stretta collaborazione con SSAB ed Etteplan". Il prodotto finale è ancora in fase di piccoli aggiustamenti per ottenere il meglio in assoluto; le iterazioni precedenti stanno lavorando duramente mentre parliamo. Delva ha domato la bestia dell'AM in rame, il che apre le porte ad altri progetti. "Il rame si comporta in modo così diverso: vediamo cosa riusciremo a ottenere in futuro con tutto il know-how acquisito". Una delle applicazioni più interessanti sarà lo sviluppo di scambiatori di calore, che beneficeranno di una piena libertà di geometria e di un perfetto equilibrio tra massima conduttività e produttività.

Per saperne di più su Delva e sui nostri partner di produzione:

Partner di EOS Manufacturing: Partner di EOS Manufacturing per la stampa 3D
Delva: https://delva.fi/en/

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