L’apripista per la stampa 3D nella produzione automobilistica di serie

Con circa il 50% di riduzione dei costi e il 35% di peso in meno rispetto all’equivalente pezzo fresato, la riprogettazione del braccio cerniera nella portiera di un’auto sportiva di alto profilo rivela che l’innovazione tramite produzione additiva è economicamente conveniente. Ciò è reso possibile dall’adozione dei metodi di progettazione basati sulla stampa 3D ideati dagli specialisti del centro di ricerca Fraunhofer IAPT.

I vantaggi della produzione additiva emergono prepotentemente quando i componenti vengono progettati da zero appositamente per questo processo. Si tratta di un fatto ben noto da tempo. Ma che tale approccio, abbinato ad altre misure di ottimizzazione, possa influenzare positivamente sia le caratteristiche tecniche che i costi del componente finito, può sorprendere anche molti esperti del settore.

Come esempio concreto, Fraunhofer IAPT ha effettuato una riprogettazione di una cerniera della portiera di un’auto sportiva per identificare, passo dopo passo, tutti i fattori che influenzano il costo di un componente.

Ridotte al minimo le strutture di supporto

Aiutati da uno speciale strumento software sviluppato da 3D Spark (che nel frattempo è diventata una spin-off di successo), gli ingegneri di Fraunhofer hanno innanzitutto identificato un componente adatto.

Nella fase iniziale della progettazione, gli esperti hanno quindi determinato l’orientamento del componente che permetteva di minimizzare i costi della stampa 3D. Con questo orientamento ottimizzato è stato possibile, ad esempio, ridurre al minimo le strutture di supporto richieste, massimizzando al contempo il numero di componenti che potevano adattarsi a una stessa piattaforma di costruzione. L’orientamento dei componenti così identificato porta a un risparmio sui costi del 15% rispetto a un processo di produzione additiva non ottimizzato.

Nella fase successiva, la struttura del braccio della cerniera è stata ottimizzata in modo mirato, sfruttando uno dei vantaggi della produzione additiva, che permette di ottenere pezzi con geometrie completamente nuove. Ciò ha conferito al componente una forma di base che conteneva materiale esclusivamente nei punti in cui le tensioni meccaniche simulate lo richiedevano. Complessivamente, il peso del braccio della cerniera della porta si è ridotto del 35%. E, grazie ai minori requisiti sui materiali e ai tempi di stampa più brevi, i costi rispetto alla stampa 3D senza ottimizzazione strutturale sono diminuiti di un altro 20%.