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Caso di studio

Stampa 3D per le gare di veicoli elettrici all’Università di Dankook

In che modo le tecnologie SAF, P3, tecnologia FDM e Tecnologia PolyJet hanno trasformato la formazione degli studenti interessati alla produzione di veicoli elettrici.


R2X presso una stazione di ricarica per veicoli elettrici

Guida all'attrezzaggio per gli stampi di additivi per il settore automobilistico

Questa guida illustra le applicazioni più comuni dell’attrezzaggio per additivi nel settore automobilistico, quali sono i requisiti più importanti nel reparto di produzione e come valutare l’idoneità in base all’ambiente, ai carichi e alle esigenze relative ai materiali, aiutando i team a ridurre il rischio di tempi di fermo e a rispondere più rapidamente ai cambiamenti.

Profilo del cliente

Il gruppo di ricerca sui veicoli elettrici R2X (Run to Xtreme), affiliato al Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università di Dankook, sta – come suggerisce il nome stesso – correndo verso l’estremo. Si tratta di un polo in cui ingegneri appassionati si riuniscono per ricercare, progettare e sviluppare tecnologie di nuova generazione per i veicoli elettrici.

Fondato nel 2002, R2X conta attualmente circa 52 studenti che partecipano attivamente alle attività. Il team ha partecipato costantemente alla categoria dei veicoli elettrici del concorso universitario di auto autocostruite (Formula Student), organizzato dalla Società Coreana degli Ingegneri Automobilistici (KSAE), e si è affermato come un forte contendente nel mondo degli sport motoristici universitari nazionali grazie a una tecnologia innovativa e a risultati eccezionali. Nella competizione del 2024 abbiamo raggiunto il notevole traguardo di vincere il Premio di Incoraggiamento nella categoria E-Formula con la nostra auto da formula elettrica autocostruita.

Three-quarter view of R2X electric vehicle

Sfida

R2X progetta e produce componenti chiave che incidono direttamente sulle prestazioni dei veicoli. Si tratta di un percorso lungo e impegnativo. La lavorazione manuale dei compositi in fibra di vetro o in carbonio richiede molto tempo e impegno prima che si possano realizzare i componenti veri e propri. Per un club studentesco che opera con tempo e risorse umane limitati, affidarsi al lavoro manuale rende difficile destinare risorse a modifiche o miglioramenti progettuali che potrebbero portare a risultati migliori.

Anche i limiti di realizzazione sono evidenti. Con i metodi di lavorazione convenzionali, è quasi impossibile produrre componenti con forme complesse e aerodinamiche o con strutture interne ottimizzate per l’aerodinamica. Di conseguenza, gli ingegneri sono spesso costretti ad accontentarsi di progetti realizzabili dal punto di vista produttivo, piuttosto che di quelli in grado di massimizzare le prestazioni. Ciò costituisce una barriera invisibile che ostacola la creatività e l’innovazione del team. Rifiutandosi di accettare questi limiti come inevitabili, R2X sta affrontando la sfida a testa alta con la Stampa 3D: un nuovo paradigma produttivo che consente la creazione di veicoli più veloci, più leggeri e più efficienti.

Electronic components enclosure box 3D Printed using Stratasys F770

In passato, la produzione manuale di componenti in carbonio e altri materiali richiedeva molto tempo e impegno. Tuttavia, grazie all’utilizzo della tecnologia di stampa 3D, abbiamo ridotto drasticamente i tempi di produzione e abbiamo potuto concentrarci su attività più importanti. Inoltre, grazie al generoso supporto tecnico di Stratasys, abbiamo potuto partecipare al concorso KSAE organizzato dalla Società Coreana degli Ingegneri Automobilistici e ottenere risultati notevoli."

Soluzione

Il percorso di introduzione della stampa 3D in R2X rappresenta un cambiamento significativo nella strategia ingegneristica, che va ben oltre la semplice adozione di nuove attrezzature. R2X ha definito una strategia ingegneristica incentrata sull’applicazione della soluzione più adeguata a ciascun problema, anziché affidarsi a un’unica tecnologia o strumento per ogni esigenza. Ho esaminato attentamente la gamma di stampanti 3D di Stratasys. E dopo aver completato la valutazione preliminare, R2X ha selezionato e utilizzato in modo strategico quattro tecnologie principali — SAF, P3, FDM e PolyJet — per soddisfare i requisiti dei componenti chiave.

  • Condotto di raffreddamento della batteria: per massimizzare l’efficienza di raffreddamento della batteria – il cuore del veicolo elettrico – R2X ha utilizzato la tecnologia di Fusione a Assorbimento Selettivo (SAF) di Stratasys e la stampante H350. Grazie alla tecnologia SAF a base di polvere, siamo riusciti a realizzare condotti di raffreddamento con
    canali interni complessi ottimizzati per il flusso d’aria, cosa impensabile con i metodi manuali convenzionali.
  • Impugnatura: l’impugnatura, che influisce direttamente sul senso di controllo del conducente, è stata realizzata utilizzando la tecnologia P3 (Programmable Photopolymerization) basata sulla stampante Origin One. Applicando il materiale simil-gomma IND 402, abbiamo evitato lo scivolamento e migliorato la presa. R2X ha modificato ripetutamente il componente durante il processo per garantire un adattamento ottimale alla mano del conducente, aumentando così la completezza complessiva del componente.
  • Alloggiamento integrato: l’ampio alloggiamento integrato, che protegge vari componenti elettrici del veicolo, è stato realizzato utilizzando il metodo di modellazione a deposizione fusa con la stampante 3D F770. La stampa di parti con dimensioni massime di 1 metro in un’unica operazione ha semplificato il processo di assemblaggio, ha eliminato la necessità di giunti e ha consentito di ottenere sia rigidità strutturale che riduzione del peso.
  • Luce di stop e sistema di allarme alta tensione: la luce di stop e il sistema di allarme alta tensione — compreso il logo della squadra — sono stati realizzati utilizzando la tecnologia PolyJet con la stampante 3D J850. Questa tecnologia consente di stampare contemporaneamente a colori e con materiali trasparenti, riproducendo perfettamente i colori e i disegni desiderati del logo R2X.
3D Printed inlet using SAF Technology

Impatto

L’introduzione delle soluzioni di stampa 3D Stratasys non ha comportato solo un cambiamento nel modo in cui vengono realizzati i componenti per R2X: si è trattato di una vera e propria innovazione. Innanzitutto, il flusso di lavoro di sviluppo è stato semplificato. Poiché il tempo e lo sforzo precedentemente necessari per la produzione dei condotti di raffreddamento delle batterie o per eseguire il Post-processo sono stati eliminati, i membri del team sono stati liberati da attività ripetitive. Il tempo e le risorse preziose così risparmiate possono ora essere investiti in attività ad alto valore aggiunto quali la progettazione, la simulazione e l’analisi dei dati. Ciò può essere considerato un vantaggio competitivo insostituibile per i team di studenti che devono massimizzare l’efficienza con risorse limitate.

Il conseguente miglioramento delle prestazioni del veicolo rappresenta un risultato senza precedenti. Il condotto di raffreddamento realizzato con la tecnologia SAF impedisce il surriscaldamento della batteria e mantiene una potenza stabile, mentre l’impugnatura ergonomica creata con la tecnologia P3 riduce l’affaticamento del pilota e contribuisce a tempi sul giro più brevi. La carenatura, realizzata integralmente con la tecnologia FDM, aumenta la rigidità della carrozzeria e ne riduce il peso, migliorando le prestazioni di guida, mentre le parti esterne prodotte con la tecnologia PolyJet migliorano la qualità complessiva del veicolo.

R2X 3D printed steering wheel

Conclusione

La collaborazione tra R2X dell’Università di Dankook e Stratasys dimostra chiaramente come la tecnologia di stampa 3D possa trasformare il panorama dei veicoli elettrici di nuova generazione. R2X ha superato i limiti della produzione convenzionale sfruttando le diverse piattaforme tecnologiche di Stratasys per trasformare in realtà progetti audaci e fantasiosi e spingere le prestazioni dei veicoli al limite, ottenendo successo nelle competizioni. E la sfida di R2X non finisce qui. Il presidente Hyun Ye-chan ha dichiarato: «Insieme ai membri del mio team, continueremo a spingerci verso l’estremo, come suggerisce il nome», rivelando le sue aspirazioni per il futuro.