Corsa all'innovazione: i collettori prodotti tramite stampa 3D in metallo migliorano il flusso di potenza di Land Rover BAR

Confronto fra il Land Rover BAR e un Airbus A320

Qual è il tuo background in Renishaw?

Lavoro per Renishaw da sei anni, con il ruolo di Product Marketing Engineer e sono specializzato in lavorazioni additive. Ho un passato nel settore aerospaziale e inizialmente in Renishaw mi sono occupato di encoder di posizione, per poi passare alle lavorazioni additive circa quattro anni fa. Sono un appassionato di vela e uno strenuo sostenitore delle lavorazioni additive: la combinazione perfetta per partecipare al progetto Land Rover BAR.

Cosa rappresenta per te Renishaw?

Penso che Renishaw venga descritta perfettamente dal suo slogan "apply innovation". È un'azienda dinamica in cui si sviluppano prodotti innovativi che vengono poi applicati per risolvere problemi pratici e concreti. La produzione additiva è una tecnologia relativamente nuova e all'avanguardia e Renishaw è l'unica azienda del Regno Unito a produrre macchine dalle prestazioni elevate per la stampa 3D di pezzi in metallo.

Perché ricorrere ai collettori stampati in 3D anziché usare quelli tradizionali?

Prima delle tecnologie di stampa 3D, tutti i componenti del sistema idraulico venivano prodotti con metodi di lavorazione sottrattiva. Solitamente, i collettori idraulici sono prodotti a partire da blocchi in lega di alluminio o acciaio inox, che vengono tagliati e lavorati fino a ottenere le dimensioni richieste. Successivamente il pezzo viene forato per creare i canali di flusso. L'operazione di foratura è particolarmente complessa e spesso richiede l'utilizzo di utensili appositi. Nei passaggi vanno anche inseriti tappi di chiusura per convogliare correttamente il flusso all'interno del sistema.

La natura del processo di stampo tradizionale porta i canali a incrociarsi con angolazioni che possono causare separazione dei flussi e/o la stagnazione dei liquidi, con una notevole perdita di efficienza.

Che vantaggi offre l'AM in termini di progettazione e produzione dei componenti? In che modo il team Land Rover BAR beneficiarne?

La stretta angolazione degli incroci dei collettori tradizionali tende a rallentare il flusso dei liquidi del sistema idraulico, causando perdite di potenza. Le tecnologie di produzione additiva permettono di disegnare e costruire i collettori con angoli più arrotondati, che agevolano il flusso e migliorano l'efficienza.

Un ulteriore vantaggio è dato dalla significativa riduzione di peso dei nuovi collettori rispetto ai modelli tradizionali. Solitamente, i collettori vengono prodotti tramite un metodo sottrattivo in cui il materiale viene asportato da un pezzo grezzo fino a ottenere la forma desiderata. Ma questo sistema lascia inevitabilmente una certa quantità di materiale in eccesso e produce pareti di spessore sovradimensionato.

Come suggerito dal nome, la produzione additiva è un processo in cui il materiale viene aggiunto, strato dopo strato, al pezzo. Tale metodo consente di applicare il materiale solo dove necessario e nelle esatte quantità richieste, portando alla costruzione di prodotti finiti molto più leggeri. Possiamo definire lo spessore delle pareti del collettore in modo preciso, senza superare le specifiche richieste dall'applicazione, come invece avviene con le lavorazioni sottrattive a causa dei limiti imposti da tali processi. I collettori in titanio installati nell'imbarcazione sono tutti personalizzati e risultano sia leggeri che robusti.

Un ulteriore vantaggio per la corsa all’innovazione è dato dalla possibilità che l’additive manufacturing offre nel replicare prodotti e processi in uso.

Il modello di lavoro adottato per Land Rover BAR può essere ripreso e adattato alla produzione di auto da corsa, apportando le modifiche necessarie in tempi brevissimi.

Quali sono le fasi salienti della costruzione di un collettore metallico tramite stampa 3D?

Una volta definito il design, si utilizza un software CAD 3D per produrre il file con il disegno desiderato. Land Rover BAR ci invia elettronicamente il file CAD che noi convertiamo in formato .stl, per poi esportarlo nel software di preparazione alla produzione additiva. Renishaw ha sviluppato QuantAM, un software proprietario pensato in modo specifico per i suoi sistemi di stampa 3D in metallo ad alte prestazioni. Grazie a QuantAM, il team di specialisti Renishaw può lavorare sul disegno CAD fornito da Land Rover BAR, configurando e orientando il pezzo sulla piastra nel modo più appropriato e inserendo tutti i supporti necessari. I supporti servono a colmare eventuali vuoti, a sorreggere i punti sospesi e a mantenere il pezzo stabile e in posizione durante la creazione dei vari strati che lo compongono. Il team AM di Renishaw si avvale della propria esperienza per utilizzare un numero minimo di supporti, al fine di evitare sprechi di materiale e ridurre i tempi di rimozione.

Quale è stata la sfida più complessa e quale il risultato più soddisfacente?

L’R1 è un catamarano incredibilmente sofisticato che sfrutta al massimo ogni conoscenza tecnologica. Riuscire a creare pezzi ottimali in tempo per l'America's Cup è stata davvero una sfida. E’ stato impegnativo e abbiamo dovuto lavorare come se ci stessimo occupando di una macchina da corsa: improvvise modifiche al design, tempi stretti e produzioni rapide per riuscire a terminare entro il giorno prefissato per la gara. Sono molto fiero di come l'intera squadra ha affrontato ogni sfida, ma anche della consapevolezza di come quanto abbiamo imparato collaborando con il team Land Rover BAR team potrà essere utilizzato per formare e addestrare le nuove generazioni di ingegneri.