La stampa 3D rivoluziona i veicoli elettrici

Il settore automotive sta attraversando un periodo di grande trasformazione con il passaggio dai motori termici ai motori utili per i veicoli elettrici. La stampa 3D fornisce alle società di servizi che contribuiscono direttamente a questa trasformazione nuove esperienze a livello di produzione. 

Indubbiamente il settore dei veicoli elettrici e dei trasporti ha registrato una notevole trasformazione in tecnologia e innovazione nell’ambito dei sistemi di propulsione. In realtà la trasformazione va ben oltre, poiché interessa l’esperienza di guida nel suo insieme, incluse la guida autonoma o semiautonoma e le interazioni da veicolo a veicolo (V2V) e da veicolo a infrastruttura (V2I), che offrono al cliente un’esperienza ad alto valore aggiunto. Ciò è stato guidato da una serie di cambiamenti in termini di scelte dei consumatori, modelli di business e normative avvenute nell’ultimo decennio. Questi cambiamenti sono stati diffusi e globali, e non riguardano mercati di nicchia, ma incidono su tutto il settore della mobilità. Una delle tecnologie chiave per accelerare questa trasformazione è la stampa 3D. Dalla sua introduzione negli anni ’80, questa tecnologia ha subito notevoli cambiamenti, grazie all’aggiunta di numerose altre tecnologie (fotopolimeri, fusione a letto di polvere, stampa diretta in metallo e così via), di un’ampia gamma di materiali, e di un’interfaccia molto più semplice che ne facilita l’adozione. Tutto questo rende la stampa 3D una soluzione pratica e vantaggiosa, eppure spesso viene ancora considerata come un ulteriore metodo di produzione da aggiungere al modello di business e ai processi esistenti. La tecnologia e l’approccio offrono molto di più di un semplice metodo di produzione (additiva anziché sottrattiva).

La produzione additiva fornisce un modello completamente diverso con vantaggi unici: 

– Produzione senza attrezzature: la produzione additiva elimina un elemento molto ingombrante dal processo produttivo, ovvero l’attrezzatura. La possibilità di produrre una parte direttamente dalla rappresentazione digitale non solo rende il processo più efficiente, ma consente di decentrare il modello di business, con l’adattamento e la consegna rapidi per esaltare l’esperienza del cliente, senza dimenticare la riduzione dei costi di produzione e degli scarti. 

– Innovazione digitale delle parti fisiche: la possibilità di passare direttamente dalla definizione digitale dell’intento progettuale alla produzione consente alle società di servizi di rispondere alle esigenze attuali e latenti dei clienti durante l’uso del prodotto e dei servizi a esso correlati. Ne consegue che l’esperienza del cliente viene perfezionata e ridefinita in base alle necessità per aggiungere valore, senza i ritardi dovuti alla creazione di nuove attrezzature e/o all’attesa della successiva revisione del prodotto. 

– Materiali ad alte prestazioni: grazie ai recenti progressi nel settore dei materiali, da strumento per la creazione di modelli concettuali e di prototipazione rapida, la stampa 3D è diventata una valida soluzione di produzione e uso finale. Questo implica la possibilità di sfruttare materiali flessibili, resistenti, rigidi, trasparenti e così via, idonei alle condizioni degli ambienti che riguardano la mobilità, quali temperature estreme, esposizione ai raggi UV e alle sostanze chimiche, durante il ciclo di vita del veicolo.

– Piattaforme di produzione basate sulle soluzioni: un aspetto chiave che consente alla produzione additiva di trasformare la proposta di valore è il superamento degli ostacoli all’adozione. Come già detto, di recente la tecnologia che caratterizza i prodotti ha compiuto progressi notevoli, mentre ora si rilevano miglioramenti che riguardano le soluzioni e le applicazioni. L’obiettivo consiste nel riunire tutti gli elementi, quali stampanti 3D, materiali, preparazione della costruzione, post-elaborazione e così via, in un’unica applicazione per il settore automobilistico, allo scopo di trasferire la conoscenza e, di conseguenza, accelerare e ampliare l’adozione della produzione additiva nel settore dei servizi. 

Queste innovazioni e questi progressi trasformativi nel campo della produzione additiva avranno un ruolo determinante nello sviluppo dei veicoli elettrici, di guida autonoma e per le esperienze di mobilità di prossima generazione nei decenni a venire. Si apre uno scenario che va ben oltre l’adattamento delle soluzioni esistenti. Così come sono abituati a ottenere gli aggiornamenti automatici del software, i clienti del settore automobilistico si aspetteranno di ricevere soluzioni fisiche capaci di offrire nuove esperienze anche dopo la vendita. Il settore dei servizi, infatti, avrà un ruolo centrale nella definizione dell’esperienza del cliente e sfrutterà questa innovazione per trasformare il modello del valore dell’intero settore. La tecnologia di propulsione dei veicoli elettrici con la convergenza in ecosistemi di dati e informazioni, unitamente all’orientamento del mercato che considera la mobilità come un servizio, genererà straordinarie opportunità di crescita per coloro che saranno pronti ad adattarsi. È importante quindi cercare soluzioni e partner giusti per realizzare appieno i benefici della produzione additiva e ridefinire il futuro sia del settore automobilistico sia dei fornitori dei relativi servizi. Le innovazioni nelle tecnologie, come i materiali avanzati e le soluzioni software che facilitano l’adozione, ampliano l’ecosistema dei fornitori di servizi automobilistici. Il settore dei servizi automobilistici può beneficiare di una serie di innovazioni grazie alla produzione additiva, analizzate qui di seguito.

Enorme aumento della produttività dei veicoli elettrici con impilamento delle parti tramite software 

Affinché la produzione additiva sia una soluzione praticabile per i componenti di servizio per uso finale destinati al settore della mobilità dei veicoli elettrici, è importante contenere i costi legati alla produzione delle parti. L’aumento di produttività ottenibile mediante la produzione additiva è il risultato di una stretta interazione tra hardware, software e materiali. Il software di stampa 3D per la produzione di parti in plastica consente l’impilamento ad alta densità delle parti e offre nuove strutture di supporto a montanti, con il conseguente incremento della produttività anche del 40%. Tali livelli di produttività consentono di gestire la produzione di parti su richiesta su larga scala in tempi brevi, attraverso la distribuzione e il decentramento della capacità produttiva. 

Finiture e texture eccellenti per offrire al cliente un’esperienza unica

Le nuove tecnologie basate sui sistemi elettrici e di propulsione consentono ai produttori e ai fornitori di servizi di trasformare l’interfaccia e i comandi, spesso adattandoli sul campo in funzione delle esigenze nuove o latenti identificate sul mercato. Per offrire al cliente un’esperienza unica all’interno dell’abitacolo, è importante trovare il giusto equilibrio tra fattori sensoriali quali colore, sensazione al tatto e finitura superficiale o texture. Il software di progettazione 3D organica permette a ingegneri e progettisti di applicare le texture a superfici complesse. Per esempio, i componenti testurizzati possono essere stampati direttamente mediante diverse tecnologie di stampa 3D in plastica, in modo da conferire alla superficie l’aspetto e la sensazione al tatto che il cliente si aspetta. 

Software di simulazione per produttività e resa superiori

Le società di servizi del settore automobilistico dovranno impegnarsi a sviluppare soluzioni avanzate in breve tempo, per sfruttare l’opportunità offerta dal mercato, garantendo il livello di qualità che i clienti del settore automobilistico si aspettano. L’ottimizzazione basata sulla simulazione e l’automazione della preparazione della stampa per la produzione additiva e del flusso di lavoro che integra algoritmi sofisticati consentono agli ingegneri di determinare velocemente la configurazione di stampa ottimale, come l’orientamento delle parti e le strutture di supporto, nonché di adattare l’impostazione del processo per la gestione termica e la compensazione della deformazione. Questo software di simulazione altamente automatizzato, che si interfaccia con i principali sistemi CAD, consente di aumentare la produttività grazie alla riduzione del tempo necessario per l’impostazione, con il conseguente miglioramento della resa e delle prestazioni dei componenti. 

Scienza dei materiali al servizio delle applicazioni trasformative 

Una grave lacuna nell’uso efficiente della stampa 3D nel settore automobilistico riguarda la progettazione di materiali rispondenti a requisiti specifici, come la resistenza alle temperature elevate, l’esposizione alle sostanze chimiche e la durata delle parti. La produzione additiva comporta una stretta interazione tra i materiali, il software e l’hardware della stampante. Il connubio tra i progressi della scienza dei materiali e le competenze in ambiti quali ingegneria di processo, sviluppo di parametri, collaudo dei materiali e applicazioni consente ai fornitori di soluzioni di creare applicazioni trasformative per il settore automobilistico. Il numero di materiali progettati e testati per nuove applicazioni di produzione per i veicoli elettrici è in costante aumento. Tali materiali sono perfettamente idonei e attualmente disponibili per la trasformazione del settore dei servizi automobilistici. 

Un valido esempio di questa innovazione è fornito da materiali quali Figure 4^® High Temp 150°C FR Black di 3D Systems, che unisce resistenza alle alte temperature a elevate prestazioni meccaniche e stabilità ambientale a lungo termine. Si tratta di un materiale nero rigido, ritardante di fiamma, idoneo per componenti che richiedono alte prestazioni a temperature elevate, come staffe, protezioni e componenti di blocco. Questo materiale è stato testato secondo i metodi ASTM D4329 e ASTM G194 per garantire elevate prestazioni meccaniche in ambienti interni ed esterni, rispettivamente fino a 8 e 1,5 anni. 

Un altro esempio è dato dal materiale Accura^® AMX Rigid Black di 3D Systems, una resina industriale ad alte prestazioni dotata di stabilità ambientale a lungo termine per la produzione di parti in plastica su larga scala. Questo materiale è idoneo per le parti che presentano una qualità superficiale di livello superiore, paragonabile a quella delle plastiche stampate a iniezione, e con una resistenza a sollecitazioni e deformazione simile a quella dei polimeri termoplastici standard. Le elevate proprietà meccaniche isotrope garantiscono una maggiore ripetibilità delle parti rispetto alle tecnologie con deposito di filamento o binder jetting. 

Le aziende che intendono trarre il massimo vantaggio dalla trasformazione nell’industria automobilistica elettrica sanno che il settore dei servizi automobilistici non solo ne subirà gli influssi, ma contribuirà in modo determinante ai cambiamenti in atto. Per valorizzare al massimo la trasformazione dell’esperienza del cliente, il settore dei servizi utilizzerà approcci e strategie quali il decentramento della produzione, la transizione da prodotti a esperienze e l’attuazione di un’economia circolare attraverso la riduzione degli scarti, il riciclo e il riutilizzo. La produzione additiva fornisce soluzioni affidabili alle società di servizi che contribuiscono direttamente a questa trasformazione, offrendo nuove esperienze a livello di produzione, con le proprietà idonee per l’uso e con la qualità e le competenze che il cliente del settore della mobilità, in continua espansione, si aspetta.

Kevin Baughey, Segment Leader Transportation & Motorsports di 3D Systems