Il successo e la crescita dipendono dall’innovazione costante per battere la concorrenza. Di fatto lo scorso maggio l’Harvard Business Review ha scoperto che oggi nel mondo si spende nella ricerca e sviluppo fino a dieci volte di più rispetto a quanto si spenda nella pubblicità. Tuttavia, per molti produttori tradizionali, l’adozione della tecnologia digitale nei propri flussi di lavoro può essere ancora vista come una sfida insormontabile, con grandi implicazioni finanziarie che tuttavia non sempre sono realistiche, il che fa loro compiere enormi sforzi per sapere come competere.
Questo può essere particolarmente vero per il settore automobilistico, in gran parte per l’enorme numero di parti richieste nella produzione. Le case automobilistiche leader del settore fanno affidamento sulla manifattura additiva non solo per accelerare il ciclo di sviluppo dei prodotti, ma anche per ridurre le risorse come tempo ed energia. La produzione additiva sta già trasformando i flussi di lavoro della produzione automobilistica, producendo un impatto su ogni fase, dalla Ricerca e sviluppo alla catena di fornitura, fino alla produzione.
Processi iterativi in Ricerca e Sviluppo
La manifattura additiva ha rivoluzionato la fase di ricerca e sviluppo dei produttori di veicoli: viene sempre più utilizzata per ridurre i tempi di sviluppo, migliorare i flussi di lavoro della prototipazione e per fornire parti innovative che non sarebbe stato possibile realizzare secondo le tecniche tradizionali. In diverse case automobilistiche degli Stati Uniti, nell’80 o anche 90% di ciascun assemblaggio iniziale del prototipo, è stata utilizzata la stampa 3D. Alcuni dei componenti più comuni sono le prese d’aspirazione, le parti dello scarico e le condutture. Queste parti sono state progettate digitalmente, stampate in 3D e montate rapidamente, quindi testate attraverso più iterazioni. La prototipazione rapida consente di attuare una fase di sviluppo più breve e una riduzione del tempo necessario per la creazione della parte finale.
Come evitare l’interruzione della catena di fornitura
La maggior parte dei produttori d’auto di volumi elevati utilizza la produzione just-in-time, in cui grandi quantità di parti arrivano presso la linea di produzione appena prima dell’assemblaggio al fine di ridurre la necessità di costosi spazi in magazzino. La produzione additiva facilita il processo di creazione delle parti di produzione sul posto in caso di interruzioni della catena di fornitura del produttore.
Ad esempio, durante un recente rilascio previsto di una nuova auto, lo stampo della scatola contenente l’unità di controllo del motore (ECU) era stato realizzato in modo non corretto. Di conseguenza, il lancio di questo nuovo veicolo doveva essere ritardato. Al fine di evitare costosi tempi di attesa per il nuovo stampo da parte di un fornitore di terze parti, è stata adottata la produzione additiva. Le prime, numerose centinaia di auto prodotte in tale ciclo includevano le unità di controllo del motore alloggiate in scatole create utilizzando la produzione digitale diretta. Il file CAD è stato ottimizzato per la stampa 3D, determinando la costruzione di una parte strutturale per uso finale in una frazione del tempo necessario ad ottenere il nuovo stampo.
Personalizzazione nel settore delle auto speciali
Uno degli esempi più interessanti della produzione di parti reali riguarda i costruttori di auto speciali come auto sportive, auto di lusso e hypercar. Questi produttori realizzano auto di piccolo volume, prestigiose e personalizzate per una clientela selezionata. Data l’unicità dei veicoli realizzati, essi sono sempre alla ricerca di modi esclusivi per creare parti fuori dall’ordinario. In questo caso la produzione additiva viene utilizzata per creare staffe, distanziali e anelli di tenuta personalizzati, nonché unità complesse e specialistiche realizzate in base ai requisiti individuali dell’acquirente. Un grande esempio è costituito dalla creazione di iscrizioni ad hoc per i componenti interni come il cruscotto o gli sportelli.
La produzione additiva favorisce la crescita dei veicoli elettrici
I veicoli elettrici stanno guadagnando popolarità presso i consumatori come modalità di trasporto più “ecocompatibile”. L’adozione di una potente batteria elettrica anziché un motore a combustione interna non ha eliminato i requisiti di riduzione del peso e di raffreddamento del motore dalle problematiche della produzione automobilistica.
Sebbene siano stati compiuti recenti progressi per ridurre il peso delle batterie che alimentano i veicoli elettrici, esse continuano a essere uno dei componenti più pesanti del veicolo. Il maggior peso del veicolo influisce sull’efficienza e sulle prestazioni. Pertanto, mentre gli ingegneri progettano componenti per questi veicoli, cercano dei modi per ridurre il peso in ciascuna parte. La progettazione per la manifattura additiva induce gli ingegneri a ripensare le modalità di costruzione dei componenti, consentendo loro di produrre parti in modi non possibili con le tecnologie tradizionali. Vengono di conseguenza generate parti con geometrie uniche, spesso con un peso ridotto; esse possono essere realizzate come una singola parte finale, anziché più pezzi che richiedono assemblaggio. Il risultato è un peso ridotto sul propulsore che consente di aumentare l’efficienza del veicolo.
Un’altra innovazione possibile grazie alla potenza della produzione additiva è un sistema di raffreddamento stampato in 3D con le funzioni di scambiatore di calore. Un motore elettrico e relativa batteria sono in grado di generare una grande quantità di calore, soprattutto durante la carica. Per creare la parte, un progettista ha acquisito in 3D il motore e la batteria dell’auto, ha ottimizzato il design utilizzando il software della produzione additiva e ha realizzato la parte utilizzando una stampante 3D. Il design personalizzato della camicia di raffreddamento allontana il calore da questi componenti vitali del veicolo, consentendo di ridurre l’usura e ottimizzando la durata delle parti. Le case automobilistiche continuano ad adottare la produzione additiva; questa si conferma un’area con un incredibile potenziale per il futuro.
Come aiutare le case automobilistiche a diventare leader nell’innovazione
La necessità di sbaragliare la concorrenza e ridurre i costi per ogni aspetto dello sviluppo del prodotto è qualcosa di comune nel settore automobilistico. Progettazione e ingegneria accurate e innovative richiedono soluzioni tecnologiche precise e affidabili: proprio qui la produzione additiva può svolgere un ruolo fondamentale. La produzione additiva integra le tecnologie tradizionali in un flusso di lavoro della produzione automobilistica e sta trasformando diverse applicazioni, tra cui la creazione di parti sostitutive per le auto d’epoca, la prototipazione di parti per gli ultimi rilasci del settore automobilistico e lo sviluppo di parti uniche per creazioni uniche nel loro genere. Il risultato è una maggiore efficienza e una riduzione dei tempi necessari per la creazione della parte finale: ciò accelera l’innovazione e fa guadagnare il vantaggio competitivo. Le case automobilistiche di tutto il mondo si stanno rendendo conto dei vantaggi che la produzione additiva può apportare e dello straordinario potenziale per la produzione di parti e veicoli come mai era stato possibile prima.
*Herbert Koeck è Executive Vice President e Global Go To Market di 3D Systems
