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Case study nel settore automotive

La prototipazione è la forza motrice dei veicoli più desiderati

I giganti del settore, come BMW e Jaguar Land Rover — nonché i fornitori di prodotti aftermarket come Minimizer — ritengono che nulla acceleri la progettazione e la produzione del settore automotive quanto la stampa 3D.

Modello 3D di bocchettone per Jaguar

La situazione

Jaguar Land Rover ha installato una Objet Connex500 nell'estate del 2008. La stampante 3D è stata scelta per la tecnologia multimateriale, che combina due diversi materiali e ne sfrutta al massimo i vantaggi per offrire modelli di livello superiore.

Jaguar e Land Rover, due marchi famosissimi a livello mondiale, sono stati acquisiti da un unico proprietario, Ford Motor Company, nel 2000 e ora sono la filiale inglese del gruppo indiano TATA.

I due marchi sono originariamente nati con prospettive del tutto diverse. Il primo modello di Jaguar, la SS100, è stato lanciato nel 1935 e fu la prima auto sportiva a raggiungere le 100 miglia orarie e a essere accessibile dal punto di vista economico. Grazie alle linee classiche e alle elevate prestazioni, è diventata presto fonte di ispirazione per una linea di auto Jaguar famosa per la velocità, il comfort e le caratteristiche sportive.

Al contrario, la prima Land Rover 80 Series 1, costruita nel 1948, aveva caratteristiche completamente diverse. Era infatti un "veicolo multifunzione" con un design sobrio e robusto e adatto anche per il fuoristrada. Oggi esistono otto linee di veicoli prodotte da Jaguar Land Rover (JLR). Per assicurarsi che tali linee mantengano una posizione di preminenza sul mercato, quasi il 20% della forza lavoro di Jaguar Land Rover è impiegata nello sviluppo dei prodotti, utilizzando tecniche CAD all'avanguardia con prototipazione e attrezzature in loco per una rapida verifica dei design. Oltre alla creazione di modelli CNC e un laboratorio e officina completamente attrezzati, le funzioni di prototipazione includono varie macchine RP che utilizzano tecnologie a getto di polimeri, SLA e di sinterizzazione laser.

Prototipazione di parti direttamente dai dati CAD

Modello 3D dei componenti per auto

Jaguar Land Rover ha investito nella Objet Connex500 nel 2008 per ampliare le proprie capacità di prototipazione RP basate sulla resina. La possibilità di creare modelli direttamente dai dati CAD con elastomeri, materiali simili a gomma e di produrre meccanismi funzionanti erano gli altri benefici chiave che avrebbero contribuito a ridurre i cicli di sviluppo. Per mettere alla prova tali capacità, Objet Connex è stata inizialmente impostata per produrre bocchettoni da cruscotto per una Range Rover Sport. Il modello prevedeva materiali rigidi per l'alloggiamento e le lamelle di deviazione dell'aria e materiali in gomma per le manopole e le guarnizioni. Jaguar Land Rover è stata in grado di stampare il bocchettone da cruscotto completo, come parte di lavorazione, in un unico processo. Una volta stampato, il modello è stato estratto da Objet Connex, pulito e verificato immediatamente è risultato che le cerniere delle lamelle funzionavano correttamente e che le manopole di controllo erano adeguate dal punto di vista funzionale ed estetico.

Il cuore della stampante 3D è rappresentato dalla tecnologia per la stampa 3D a getto d'inchiostro. Con il getto di due particolari materiali per modello in combinazioni preimpostate in una struttura a matrice, è possibile creare vari materiali flessibili e rigidi con diverse proprietà meccaniche e fisiche nonché varie finiture. Con questa tecnologia, Objet Connex di Jaguar Land Rover ha accumulato 5.000 ore di lavoro, stampato oltre 2.500 parti e utilizzato 600 kg di resina. Come prova della produttività e dell'affidabilità di Objet Connex, basti dire che la stampante 3D ha richiesto interventi di manutenzione minimi e la sostituzione di solo cinque testine di stampa in tutto questo tempo, agli intervalli consigliati da Objet per garantire la massima qualità.

Il numero di parti prodotte con Objet Connex è aumentato costantemente man mano che sono stati scoperti nuovi metodi di capitalizzazione delle capacità della stampante 3D. Le cifre rappresentano solo una piccola percentuale delle 30.000 parti prototipate da Jaguar Land Rover ogni anno, ma molte di queste sono sinterizzate con il laser. Per le parti in resina, la tendenza è a favore di Objet Connex, che ora rappresenta oltre un terzo della produzione. Objet Connex è spesso utilizzata per produrre parti rigide con un singolo materiale grazie alla velocità e alla semplicità del post processing. In modalità multimateriale, viene utilizzata per molte attività. Fra queste, la progettazione e HMI (Human/Machine Interfaces), come manopole, interruttori e telecomandi per chiavi.

Prove di adattabilità e funzionamento

Jaguar Land Rover modello sportivo

La produzione di rivestimenti rappresenta un'altra importante funzione del sistema di stampa 3D Objet. Vengono utilizzati due materiali, non miscelati, per creare ad esempio un coperchio con guarnizione in gomma. Dopo la pulizia, il componente può essere direttamente utilizzato per le prove di adattabilità e funzionamento. Altri usi importanti di Objet Connex includono lo sviluppo di guarnizioni per sportelli e le guaine protettive, dove si utilizza solo il Tango Black Plus non rigido, e più recentemente la creazione di parti per la verifica funzionale.

Il maggiore utente delle potenzialità di Objet Connex è il reparto progettazione di Jaguar Land Rover. Oltre metà di ciò che viene prodotto nella stampante 3D Objet viene inviato allo studio di progettazione per finalizzare le nuove proposte di design.

Un esempio è rappresentato dalla creazione di un sistema di lavaggio telescopico dei fari che si estende per pulire i fari ogni volta che si pulisce il parabrezza. I componenti stampati da Objet Connex si sono rivelati abbastanza robusti da superare i test, consentendo al design di essere approvato prima di passare alla fase di produzione, estremamente costosa.

I vari attributi di Objet Connex entrano in gioco in modi diversi per le applicazioni indicate sopra, ma in sintesi i vantaggi generali per Jaguar Land Rover sono costituiti dalla definizione di parti corrette ad alta precisione e il un controllo dimensionale, nonché rapidi tempi di produzione grazie alla semplicità di funzionamento, all'elevata velocità di costruzione e al processo di pulizia lineare. Più in particolare, la stampante 3D Objet Connex ha stupito per la sua capacità di realizzare prototipi di parti direttamente dai dati CAD poiché tale operazione sarebbe risultata molto più lunga e costosa con altri mezzi.

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