i ricercatori del Fraunhofer hanno reso possibile la stampa 3D di parti di auto in metallo più economiche e leggere
In quello che potrebbe essere un presagio di cose a venire nell'industria automobilistica, ricca di risorse, una parte metallica dell'auto è stata creata utilizzando un metodo di stampa 3D che l'ha resa molto più economica del tradizionale processo di fresatura. I ricercatori dell'Istituto Fraunhofer - sapete, quello che ci ha dato il primo occhio protesico stampato in 3D da installare nelle prese dei pazienti - sono riusciti a stampare una cerniera di porta d'auto che è risultata essere il 50% più economica e il 35% più leggera del suo equivalente fresato.
Per ottenere questi vantaggi mozzafiato, i ricercatori del Fraunhofer hanno usato il loro software 3D Spark - uno strumento di analisi del database delle parti guidato dall'intelligenza artificiale - per identificare le parti più adatte alla stampa 3D con la cosiddetta produzione additiva (AM). Finora, la stampa 3D di componenti auto è stata fatta di solito quando qualcosa deve essere adattato al corpo o allo stile individuale di un pilota, o in quantità molto limitate per le corse e le supercar. L'uso del 3D-printing è limitato a parti di auto a volume estremamente basso, principalmente a causa dei costi rispetto ai metodi tradizionali di produzione di massa.
L'approccio analitico del Fraunhofer, tuttavia, ha prima identificato una parte adatta alla produzione additiva, poi ha cercato di ottimizzare la struttura dei costi in ogni fase, a partire dall'orientamento della parte e quindi le strutture di supporto necessarie:
Nella fase successiva, la struttura del braccio della cerniera è stata ottimizzata in modo mirato, utilizzando uno dei vantaggi della produzione additiva in quanto consente geometrie dei componenti completamente nuove. Questo ha dato al componente una forma di base che conteneva materiale solo dove il flusso di forza simulato lo richiedeva. In totale, questo ha ridotto il peso del braccio della cerniera della porta del 35%. E a causa dei requisiti ridotti di materiale e del tempo di stampa più breve, i costi rispetto alla stampa 3D senza ottimizzazione strutturale sono scesi di un altro 20%
Ogni struttura di supporto che non deve essere rimossa risparmia tempo e quindi evita parte dei costi significativi sostenuti nella fase di post-elaborazione altamente manuale. La riduzione del numero di strutture di supporto nella progettazione ha anche un effetto positivo sul tempo di produzione e sui requisiti del materiale, che riduce i costi ancora del 10%. Un'abile selezione del materiale di polvere metallica ottimale dal portafoglio sempre più ampio di materiali stampabili in 3D permette di abbassare i costi di un altro 10%
La regolazione dei parametri del processo AM fornisce ulteriori modi per ridurre i costi. Per esempio, un maggiore spessore dello strato durante la stampa, l'ottimizzazione dei parametri di processo e la deformazione del profilo del raggio laser riducono significativamente il tempo di costruzione. Anche se questo si traduce in una leggera perdita di qualità dei pezzi (anche se ancora superiore a quella dei pezzi fusi), permette di ridurre i costi di stampa di un ulteriore 15%. L'ottimizzazione dell'utilizzo della macchina attraverso il nesting e, se necessario, l'impilamento nell'area di costruzione, porta ad un ulteriore risparmio del 10%.
Nel complesso, l'ottimizzazione dei costi passo dopo passo ha permesso a Fraunhofer di stampare in 3D una parte di auto in metallo che costa solo il 20% di quanto sarebbe costata senza il processo di analisi della produzione additiva. "L'ottimizzazione dell'orientamento e della topologia, così come l'ottimizzazione del supporto, contribuiscono per il 45%", dice Fraunhofer, mentre "laselezione ottimizzata del materiale, i parametri di velocità e la massimizzazione del carico di lavoro nel processo AM riducono i costi di un ulteriore 35%", dimostrando così che le parti di auto adeguate stampate in 3D possono essere prodotte a solo un quinto dei costi coinvolti finora. Questo ha reso la cerniera della porta dell'auto sportiva non solo molto più leggera ed esteticamente piacevole rispetto alla sua controparte fresata, ma anche la metà del suo costo, aprendo la strada a lotti di parti di auto molto più grandi che possono essere prodotte tramite stampa 3D in futuro.
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