In sintesi:
In questa guida vedremo come le aziende manifatturiere utilizzano la produzione additiva per realizzare prototipi funzionali, componenti leggeri, attrezzature su misura, pezzi di ricambio e componenti per la produzione in piccole serie. Tratteremo i materiali, le tecnologie e le strategie di produzione che aiutano i team di ingegneri a ridurre i costi di attrezzaggio, abbreviare i tempi di sviluppo e migliorare l’efficienza dell’assemblaggio.
I componenti automobilistici stampati in 3D sono parti di veicoli prodotte tramite produzione additiva per lo sviluppo automobilistico, l'attrezzaggio di produzione e le applicazioni di produzione finale. Anziché ricorrere alla fusione o alla lavorazione meccanica tradizionali, questi componenti vengono realizzati strato dopo strato utilizzando termoplastiche tecniche, resine e materiali compositi sulla base di file CAD 3D. Le aziende manifatturiere li utilizzano per realizzare finiture interne su misura, supporti motore leggeri e ricambi per auto d'epoca fuori produzione con alta precisione.
Le aziende automobilistiche utilizzano la produzione additiva durante l’intero ciclo di vita del veicolo, dalla validazione iniziale del progetto fino all’attrezzaggio di produzione e ai componenti destinati all’uso finale. A seconda dell’applicazione, le aziende manifatturiere possono realizzare componenti leggeri per veicoli ad alte prestazioni, componenti per la produzione in piccole serie o ricambi difficili da reperire attraverso le catene di approvvigionamento tradizionali.
La flessibilità della produzione additiva aiuta inoltre i team di ingegneri a testare e perfezionare rapidamente i progetti senza dover attendere costosi strumenti di attrezzaggio o stampi. Ciò accelera lo sviluppo, consentendo al contempo ai team di convalidare forma, adattabilità e funzione in una fase più precoce del processo.
Le aziende manifatturiere utilizzano inoltre flussi di lavoro convalidati per la produzione additiva. In alcuni casi, ciò include il supporto al Processo di Approvazione dei Componenti di Produzione (PPAP), che aiuta a verificare che i componenti soddisfino gli standard di produzione e ingegneristici definiti prima della produzione.
Oggi, i produttori automobilistici utilizzano la produzione additiva per molto più che semplici modelli concettuali e prototipi funzionali. I componenti in polimero pronti per la produzione vengono sempre più utilizzati per la produzione in piccoli volumi, la produzione ponte, le applicazioni di assemblaggio e il supporto per il mercato secondario. Questo cambiamento consente ai produttori di passare dalla convalida del progetto alla realizzazione di componenti automobilistici stampati in 3D utilizzando gli stessi flussi di lavoro digitali e gli stessi sistemi di fabbricazione additiva.
I componenti automobilistici stampati in 3D vengono solitamente utilizzati per gli elementi interni, le finiture aerodinamiche esterne, i componenti funzionali e i ricambi. Le aziende manifatturiere ricorrono a queste applicazioni in tutte le fasi dello sviluppo dei veicoli, nella produzione in piccole serie, nel mercato secondario e nei programmi dedicati a veicoli specializzati. Applicazioni diverse richiedono materiali diversi, dall’ASA™ resistente ai raggi UV per le parti esterne alle termoplastiche tecniche e alle resine per i componenti funzionali e le parti pronte per la produzione.
I componenti interni per il settore automobilistico rappresentano un'applicazione comune della produzione additiva, poiché spesso richiedono personalizzazione, iterazioni rapide e finiture delle superfici di alta qualità. Le aziende manifatturiere utilizzano la stampa 3D industriale per le finiture del cruscotto, le cornici degli interruttori, le bocchette di ventilazione, le staffe di montaggio, le clip e gli elementi personalizzati dell'abitacolo.
La tecnologia PolyJet™ è ampiamente utilizzata per la modellazione concettuale degli interni e le revisioni progettuali, poiché consente di ottenere superfici lisce, texture realistiche e prototipi altamente dettagliati.
Ad esempio, Italdesign ha utilizzato la Stratasys J750™ per produrre componenti interni con effetto marmo per la sua concept car DaVinci, tra cui la console centrale, i diffusori dell’aria condizionata e gli inserti delle portiere. L’azienda ha utilizzato la tecnologia PolyJet™ per creare texture e finiture altamente realistiche entro tempi di sviluppo ristretti, risultato che sarebbe stato difficile da ottenere con i metodi tradizionali.
I componenti esterni per il settore automobilistico devono garantire un equilibrio tra estetica e resistenza. Le aziende manifatturiere ricorrono alla produzione additiva per realizzare alloggiamenti per specchietti, elementi di rifinitura, cornici per luci, condotti e componenti aerodinamici.
Materiali come l’ASA per FDM® sono comunemente utilizzati perché offrono un’elevata resistenza ai raggi UV e agli agenti atmosferici, rendendoli adatti agli ambienti esterni e alle applicazioni di produzione a basso volume.
La produzione additiva consente inoltre la realizzazione di componenti automobilistici personalizzati per veicoli speciali, programmi di sport motoristici e applicazioni a bassa produzione.
Le applicazioni automobilistiche “sotto il cofano” richiedono materiali in grado di resistere al calore, alle vibrazioni e alle sollecitazioni meccaniche. Gli ingegneri utilizzano la produzione additiva per realizzare prototipi funzionali, staffe, condotti, alloggiamenti e sistemi di convogliamento dei fluidi, nonché componenti pronti per la produzione destinati ad applicazioni automobilistiche specializzate.
La tecnologia FDM® supporta queste applicazioni grazie a termoplastici di grado ingegneristico progettati per le prove funzionali e gli ambienti di produzione.
I componenti sono stati il risultato di quasi tre anni di progettazione e sviluppo, con l’auto NASCAR Next Gen che ha completato oltre 37.000 miglia di test prima del lancio. I gruppi di ventilazione del parabrezza così realizzati sono diventati le prime parti di produzione stampate in 3D utilizzate nell’intera flotta della NASCAR Cup Series.
Uno dei principali vantaggi della produzione additiva è la possibilità di riprodurre pezzi di ricambio introvabili o ormai obsoleti. Anziché conservare per anni scorte fisiche, le aziende manifatturiere possono archiviare file digitali dei componenti e produrli su richiesta.
Ciò risulta particolarmente utile per i veicoli d’epoca, i progetti speciali e la produzione automobilistica a basso volume, dove l’attrezzaggio originale o i fornitori potrebbero non esistere più.
Ad esempio, Stratasys Direct Manufacturing ha contribuito al restauro dell’auto da corsa Sampson Special del 1930 ricreando componenti obsoleti del radiatore utilizzando la Tecnologia PolyJet™. Ciò ha permesso di riprodurre con precisione i pezzi di ricambio senza ricorrere ai metodi tradizionali di attrezzaggio.
Gli utensili automobilistici stampati in 3D comprendono gli strumenti utilizzati per costruire, assemblare, ispezionare e movimentare i componenti dei veicoli durante la produzione. Tra questi figurano dime, dispositivi di fissaggio, stampi, utensili robotizzati e ausili per l’ispezione realizzati mediante produzione additiva.
Le aziende manifatturiere utilizzano l'attrezzaggio additivo nelle linee di assemblaggio, nelle stazioni di ispezione, nelle operazioni di verniciatura e nei sistemi di fabbricazione additiva. Rispetto agli strumenti tradizionali lavorati con macchine utensili, questi strumenti sono spesso più facili da modificare, più veloci da produrre e più adatti alla produzione in piccoli volumi e alle mutevoli esigenze di produzione.
La stampa 3D di componenti automobilistici e di attrezzaggio offre vantaggi significativi, eliminando gli stampi costosi, riducendo i tempi di lavorazione e consentendo la produzione su richiesta. Questa tecnologia permette alle aziende manifatturiere di iterare rapidamente i progetti, realizzare componenti su misura senza costose riorganizzazioni degli strumenti di produzione e archiviare digitalmente i pezzi di ricambio anziché mantenere ingenti scorte fisiche.
Le aziende manifatturiere utilizzano inoltre la produzione additiva per migliorare la flessibilità produttiva, rispondere più rapidamente alle modifiche tecniche e ridurre la dipendenza da lunghe catene di approvvigionamento esterne.
Le diverse applicazioni nel settore automobilistico richiedono combinazioni diverse di resistenza meccanica, resistenza termica, durata, flessibilità e finitura delle superfici. La scelta del materiale dipende dal luogo in cui verrà utilizzato il componente e dalle condizioni a cui dovrà resistere.
L’ASA™ è un termoplastico resistente ai raggi UV comunemente utilizzato per finiture esterne, alloggiamenti e componenti prodotti in piccole serie esposti alle intemperie e alla luce solare.
Termoplastiche tecniche durevoli utilizzate per prototipi funzionali, attrezzature di produzione e componenti di produzione che richiedono resistenza e stabilità dimensionale. L’ABS-M30™ offre una maggiore resistenza meccanica e alla resistenza agli urti per parti funzionali, alloggiamenti e attrezzaggio per il reparto di produzione. L’ABS-CF10™ è rinforzato con fibra di carbonio per una maggiore rigidità, rendendolo adatto a staffe leggere, attrezzaggio e componenti strutturali.
I materiali in nylon come SAF™ PA12 e SAF™ High Yield PA11 offrono un ottimo equilibrio tra robustezza, resistenza all’usura e leggerezza, ideali per parti funzionali, attrezzaggio di produzione, condotti, clip, staffe e attrezzature robotiche in cui la durata e la ripetibilità sono fondamentali.
Il polipropilene è adatto alle applicazioni automobilistiche che richiedono resistenza chimica, flessibilità e durata. Viene comunemente utilizzato per componenti a contatto con fluidi, coperture e prototipi funzionali in cui sono importanti i movimenti ripetuti o la resistenza agli urti.
I materiali fotopolimerici come ToughONE™ per PolyJet™ e Dura56™ per P3™ DLP presentano finiture delle superfici lisce, dettagli precisi e un’elevata precisione dimensionale, che li rendono utili per componenti interni, modelli concettuali, parti di verifica dell’adattamento e ausili di produzione.
I materiali utilizzati per l'attrezzaggio nel settore automobilistico devono resistere a un uso ripetuto, alle variazioni di temperatura e alle condizioni operative impegnative dei reparti di produzione. Le diverse applicazioni dell'attrezzaggio richiedono combinazioni diverse di resistenza, rigidità, resistenza termica e durata.
I materiali rinforzati con fibra di carbonio combinano leggerezza ed elevata rigidità, rendendoli particolarmente adatti alle applicazioni di utensili per il settore automobilistico. Le aziende manifatturiere utilizzano comunemente materiali come l’FDM® Nylon 12CF per maschere, dispositivi di fissaggio e strumenti di fine braccio robotico, dove la resistenza a parità di peso e la ripetibilità sono fondamentali.
Materiali come la resina ULTEM™ 1010 offrono una elevata resistenza termica, resistenza chimica e stabilità dimensionale, aiutando gli utensili a mantenere la precisione durante l’uso ripetuto in produzione. Questi materiali sono comunemente utilizzati per l’attrezzatura di produzione nel settore automobilistico, l’attrezzaggio per compositi e le applicazioni esposte ad alte temperature nel reparto di produzione.
I materiali termoplastici FDM® sono ampiamente utilizzati per attrezzature di produzione durevoli, dime di foratura, ausili di ispezione e strumenti di assemblaggio. Materiali come l’ASA™ sono comunemente utilizzati per attrezzature e utensili durevoli esposti a manipolazioni regolari e a condizioni variabili in officina.
I polimeri per alte temperature sono utilizzati per stampi di termoformatura, attrezzature per la stratificazione di compositi e applicazioni di formatura in cui la resistenza termica è fondamentale. Contribuiscono a produrre attrezzature più rapidamente e supportano una produzione veloce e a basso volume.
Le tecnologie Stratasys supportano diverse fasi dello sviluppo e della produzione automobilistica, dalla convalida del progetto e delle parti prototipo alla realizzazione di attrezzature personalizzate, alla produzione di parti di produzione in piccole serie e alla produzione supportata dal PPAP tramite Stratasys Direct Manufacturing.
La tecnologia FDM® è ampiamente utilizzata per prototipi funzionali, attrezzature di produzione e componenti di produzione durevoli. I suoi termoplastici di grado ingegneristico sono adatti alle applicazioni automobilistiche che richiedono resistenza, stabilità dimensionale e prestazioni affidabili nel reparto di produzione. Le aziende manifatturiere utilizzano comunemente la tecnologia FDM® per maschere, dime, strumenti di fine braccio robotico e componenti prodotti in piccole serie.
La Stereolitografia viene utilizzata per la realizzazione di parti prototipali di precisione, modelli aerodinamici e modelli di attrezzaggio che richiedono superfici lisce e un'elevata precisione dimensionale.
Le aziende manifatturiere utilizzano i nostri sistemi Neo® durante lo sviluppo dei veicoli per accelerare i test e le iterazioni di progettazione.
La tecnologia PolyJet™ produce prototipi altamente dettagliati con superfici lisce, dettagli precisi e texture realistiche. I team di progettazione automobilistica utilizzano PolyJet™ per i concept degli interni, le revisioni di montaggio e finitura, gli studi ergonomici e la convalida del progetto, dove l’aspetto e la precisione sono fondamentali.
La tecnologia SAF™ supporta la produzione ripetibile di parti di produzione in polimero in volumi più elevati. È progettata per ambienti di produzione in cui sono importanti l’uniformità, la produttività e la ripetibilità delle parti, rendendola adatta alla produzione a basso volume e alle applicazioni di produzione ponte.
La tecnologia P3™ consente di realizzare parti altamente precise con un’ottima qualità delle superfici e dettagli raffinati. Le aziende manifatturiere utilizzano P3™ per prototipi, attrezzaggio e parti di produzione in piccole serie in cui è richiesta una qualità simile a quella dello stampaggio a iniezione, senza i costi e il tempo di lavorazione delle attrezzature tradizionali.
I componenti automobilistici stampati in 3D vengono progettati utilizzando software CAD ottimizzati per la produzione additiva (DfAM), che consentono di realizzare geometrie complesse e leggere. I componenti vengono realizzati tramite produzione interna per iterazioni rapide oppure affidati a agenzie di servizi su richiesta per materiali specializzati. Per garantire sicurezza e uniformità, i componenti vengono sottoposti al Processo di Approvazione delle Parti di Produzione (PPAP), che ne verifica la conformità ai rigorosi standard di ingegneria automobilistica.
La progettazione per la produzione additiva (DfAM) consente agli ingegneri di progettare componenti specificamente per la produzione additiva anziché per la lavorazione meccanica o lo stampaggio tradizionali.
Ciò rende più semplice ridurre il peso, combinare più parti in un unico componente e creare geometrie più complesse che sarebbero difficili da realizzare con i metodi convenzionali.
Software come GrabCAD Print™ aiutano i team di ingegneri a preparare, gestire e monitorare i flussi di lavoro della produzione additiva.
Il software semplifica la configurazione della stampa e contribuisce a garantire la ripetibilità tra diverse stampanti, team e ambienti di produzione.
Alcune aziende manifatturiere producono attrezzaggio e parti internamente per garantire iterazioni più rapide e flessibilità di produzione, mentre altre ricorrono a servizi come Stratasys Direct Manufacturing per materiali specializzati, supporto PPAP, produzione ponte e capacità produttiva aggiuntiva.
Molte organizzazioni utilizzano una combinazione di entrambe le opzioni a seconda dell’applicazione, dei tempi di produzione e dei requisiti di produzione.
I flussi di lavoro del processo di approvazione delle parti di produzione (PPAP) aiutano a verificare che le parti di produzione automobilistiche soddisfino gli standard ingegneristici e di produzione richiesti.
Man mano che la produzione additiva si diffonde sempre più negli ambienti di produzione automobilistica, i flussi di lavoro supportati dal PPAP aiutano le aziende manifatturiere a garantire coerenza, tracciabilità e qualità della produzione.
