Come ottimizzare la produzione di giranti con la stampa 3D Roboze e Carbon PEEK
A cosa serve una girante?
Le giranti sono organi rotanti fondamentali nella progettazione di una pompa e la loro funzione principale è quella di aumentare la velocità o la pressione di un fluido. Sono usate in una vasta gamma di applicazioni, dagli impianti di produzione chimica al trattamento delle acque, passando per gli endoreattori.
Le pompe sono disponibili in molte tipologie, forme e dimensioni. Tra le più comuni, la pompa centrifuga radiale, che aumenta la velocità del fluido accelerandolo proprio per mezzo di una girante.
Tipi di girante
Ci sono tre diverse tipologie di giranti per pompa:
- girante aperta;
- girante semi-chiusa;
- girante chiusa.
La girante aperta è composta da un mozzo con pale montato su un albero: queste giranti sono tipicamente usate con fluidi con particolato solido sospeso all’interno e sono le più facili da produrre e manutenere, permettendo una semplice pulizia in caso di occlusione. Nella girante semi-chiusa, alla girante aperta si aggiunge una parete posteriore (o copertura) per aumentare la resistenza delle pale e la velocità di rotazione. La girante chiusa, infine, ha due coperture che la rendono più resistente del tipo semi-chiuso. Le giranti chiuse sono generalmente utilizzate con fluidi senza particolato solido in sospensione in grandi pompe, essendo difficili da pulire e manutenere.
Circa il 70% delle giranti in uso è di tipo chiuso
Per quanto riguarda le applicazioni industriali delle giranti, le raffinerie di petrolio, ad esempio, preferiscono adottare un design chiuso perché i prodotti spesso trattati possono essere esplosivi o altamente volatili e devono rimanere contenuti all'interno della girante. I design aperti e semi-aperti sono relativamente facili da produrre per fusione o per fresatura a controllo numerico con CNC a 5 assi. La particolare geometria delle giranti chiuse porta ad avere parti interne nascoste, difficili da lavorare e da ispezionare per il controllo dei difetti.
Produzione di giranti con metodi e materiali convenzionali
La produzione delle giranti avviene con diversi materiali, tra cui ghisa, bronzo e acciaio a basso contenuto di carbonio. La scelta del materiale dipende dalle condizioni operative previste per l’applicazione: dai carichi meccanici alle temperature, passando per le condizioni ambientali. Ad esempio, l'acciaio è tipicamente impiegato nell’industria petrolchimica per l’aggressività dell’ambiente operativo, le alte temperature in gioco (fino a 250°C) e le velocità di rotazione, con le conseguenti sollecitazioni meccaniche.
Le possibili complicazioni nell’utilizzo dei metalli
La scelta di un materiale metallico per la produzione di una girante può non essere banale, alle volte, per diversi motivi:
- alcune sostanze chimiche potrebbero portare ad una corrosione tale per cui si deve ricorrere ad una manutenzione eccessiva;
- la densità di un materiale metallico porta ad avere una massa inerziale molto elevata, non sostenibile quando l’applicazione prevede sollecitazioni intermittenti ad alto numeri di giri;
- la progettazione di giranti chiuse è spesso guidata dalla capacità produttiva piuttosto che dalla fluidodinamica, portando a soluzioni non sempre efficienti.
Infine, le imperfezioni durante il processo di saldatura o di fusione possono portare le giranti a essere sbilanciate, aumentando l'usura dell'albero e causando vibrazioni indesiderate.
Stampa 3D Roboze e materiali in sostituzione dei metalli
Per risolvere questi limiti, utilizzare i sistemi di stampa 3D per la produzione di giranti è il punto di svolta per le aziende coinvolte. Roboze è, infatti, specializzata nella produzione di parti finite e funzionali grazie alla forte specializzazione nel Metal Replacement.
La bassa densità, la resistenza alle alte temperature e all'ampia varietà di sostanze chimiche di materiali come PEEK e Carbon PEEK, associati a una tecnologia di produzione flessibile e in grado di stampare geometrie complesse senza ostacolare il processo di progettazione, offrono fortissimi vantaggi di costo e manutenzione nel tempo.
Carbon PEEK: eccellenti proprietà per prestazioni elevate
Il Carbon PEEK è un termopolimero ad alte prestazioni composto da PEEK e dal 10% di fibre di carbonio corte. Il rinforzo conferisce al materiale eccezionali proprietà meccaniche e termiche, con un carico di rottura (UTS) di 140 MPa. Combinato con l'ampia resistenza chimica del PEEK, le proprietà di autolubrificazione e le caratteristiche intrinseche di autoestinguenza, il materiale si presta a lavorare in ambienti estremamente corrosivi come quelli dell'industria Oil&Gas.
Scarica la scheda tecnica del Carbon PEEK
La bassa densità di questo materiale porta ad avere giranti stampate in 3D fino a sei volte più leggere rispetto alle controparti in acciaio, con ulteriori riduzioni di peso possibili grazie alla libertà di design e di riempimento delle parti. Tutto ciò porta ad una significativa riduzione del rumore e a un aumento di efficienza. Inoltre, la possibilità di produrre l’intera girante in un solo processo permette di eliminare la fase di assemblaggio, riducendo i tempi di lavorazione e aumentando il rendimento con pale perfettamente bilanciate.
Anche tu puoi accedere a questi e a tutti gli altri vantaggi offerti dalla stampa 3D più precisa e industrializzata del mondo. Contattaci oggi alla email info@roboze.com.