Materiali per utensili: innovazione, performance e sostenibilità

L’evoluzione dei materiali per utensili sta rivoluzionando l’industria manifatturiera, con soluzioni sempre più performanti e sostenibili. Dalla scelta dei materiali alle nuove tecnologie di produzione, scopriamo quali sono le tendenze che stanno cambiando il settore.

Quali sono i materiali per utensili?

Gli utensili per le lavorazioni meccaniche devono garantire elevata durezza, resistenza all’usura e stabilità termica per affrontare condizioni operative estreme. Tra i materiali più utilizzati troviamo:

• Acciai rapidi (HSS – High Speed Steel): ideali per utensili da taglio (asportazione di truciolo) e stampi, combinano durezza e tenacità.
• Acciai per utensili a caldo (HWS – Hot Work Steels): progettati per la lavorazione di materiali ad alte temperature, come pressocolata, estrusione delle leghe leggere e forgiatura.
• Acciai per utensili a freddo (CWS – Cold Work Steels): impiegati in applicazioni senza alte temperature, come lo stampaggio e la deformazione plastica.
• Metalli duri (WC-Co): caratterizzati da elevata durezza e resistenza all’usura, utilizzati per lavorazioni meccaniche avanzate.

Trattamenti superficiali e rivestimenti

Per migliorare la resistenza all’usura e la durata degli utensili, si utilizzano tecnologie avanzate come:

• La nitrurazione, per incrementare la durezza superficiale, la resistenza al rinvenimento e all’usura. 
• Rivestimenti PVD (Physical Vapor Deposition) e CVD (Chemical Vapor Deposition): come Nitruro di titanio (TiN), nitruro di alluminio e titanio (TiAlN), e carbonitruri (TiCN), migliorano la durezza superficiale e la resistenza all’ossidazione.
• Materiali avanzati: come Diamante policristallino (PCD) e nitruro di boro cubico (CBN), perfetti per lavorazioni ad altissima velocità e su materiali abrasivi.

Innovazione: le tecnologie che stanno cambiando il settore

La ricerca nel campo dei materiali e dei trattamenti superficiali per gli utensili è orientata a migliorare l’efficienza produttiva e ridurre l’impatto ambientale. Alcuni dei principali filoni di sviluppo includono:

• Materiali innovativi: lo sviluppo di leghe avanzate con maggiore resistenza meccanica e stabilità termica per prolungare la vita degli utensili.
• Tecnologie di produzione additiva (AM – Additive Manufacturing): permettono di realizzare utensili con geometrie ottimizzate e proprietà personalizzabili, riducendo il consumo di materiale.
• Nanorivestimenti: migliorano le prestazioni riducendo attrito e usura, aumentando la durata degli utensili.
• Monitoraggio e manutenzione predittiva: l’integrazione di sensori IoT negli utensili per prevedere il deterioramento e ottimizzare le prestazioni.
• Riparazione: il rispristino delle superfici danneggiate di stampi ed utensili, anche attraverso tecniche di stampa 3D, finalizzato ad estenderne il ciclo di vita.

Green Tooling: la sfida dell’industria più sostenibile

L’industria del tooling si trova ad affrontare sfide ambientali legate alla produzione e all’uso dei materiali. Le principali problematiche includono:

• Elevato consumo di energia nei processi di produzione e trattamento termico.
• Utilizzo di materie prime critiche (tungsteno, cobalto) con problematiche legate alla loro estrazione e approvvigionamento.
• Smaltimento e riciclo degli utensili usurati, con la necessità di implementare soluzioni di economia circolare.
• Emissioni di CO₂ e rifiuti industriali derivanti dalla lavorazione e dalla fabbricazione degli utensili.

Soluzioni innovative, come l’impiego di materiali riciclati, la riduzione dei trattamenti termici energivori e l’ottimizzazione dei cicli di vita degli utensili, sono fondamentali per una transizione verso una produzione più sostenibile.

Il futuro del Tooling è a Trento: Materiali, Innovazione e Sostenibilità

Un’occasione per approfondire queste tematiche sarà la 13ª Conferenza Internazionale sul Tooling (il settore degli utensili), in programma a Trento dal 24 al 26 marzo. L’evento rappresenta un forum dedicato agli ingegneri e ai ricercatori del settore, un’opportunità unica per lo scambio proficuo di idee ed esperienze. 

Oltre a offrire ai professionisti l’opportunità di aggiornarsi sugli sviluppi più recenti nella produzione e nell’applicazione dei materiali per utensili, la conferenza costituisce un’eccellente piattaforma per i ricercatori al fine di presentare il proprio lavoro e facilitarne il trasferimento alle applicazioni industriali.

L’innovazione nei materiali per utensili non è solo una questione di performance, ma anche di sostenibilità. L’industria sta evolvendo verso soluzioni più efficienti ed ecocompatibili, e il futuro del settore dipenderà dalla capacità di integrare tecnologie avanzate e pratiche sostenibili.

Sito ufficiale: https://www.tooling2025.org/

Presidente scientifico della conferenza: Prof. Massimo Pellizzari, professore ordinario di Metallurgia presso il DII.

Organizzazione: ASMET e AIM.