Il settore Automotive sta sperimentando una fase di transizione, in cui i costruttori sono sfidati a guidare la transizione dai motori termici a quelli elettrici, tenendo il passo con l’intensa concorrenza e con cicli di sviluppo sempre più rapidi.

Ford è uno dei principali brand automobilistici mondiali; una delle sue sedi principali si trova in Germania, presso Colonia, ed è qui che vengono progettati i nuovi modelli per il mercato europeo.

In questa case history vedremo come il Rapid Technology Center di PD Merkenich, una divisione della sede di Colonia, ha adottato la stampa 3D per la prototipazione rapida di componenti dei veicoli, in affiancamento (ed in sostituzione) ad altre tradizionali tecnlologie di produzione.

Come fa Ford a tenere il passo con l’intensa concorrenza e i cicli di sviluppo sempre più brevi?

Produrre prototipi di veicoli a grandezza naturale richiede un’ampia gamma di macchinari.

Sebbene i primi concept models siano ancora sviluppati a partire dall’ argilla, man mano che lo sviluppo del prodotto passa a fasi successive e ogni componente si avvicina alla sua forma finale, diventa sempre più importante poter testare sia la forma che la funzione con materiali e processi il più possibile vicini a quelli defintivi.

Il Rapid Technology Center è una struttura tentacolare dotata dei più recenti metodi di produzione: ha le sue macchine per stampaggio a iniezione, utensili di formatura e un’ampia gamma di macchine di produzione sottrattiva, ad esempio fresatrici che possono adattarsi anche ai pannelli del telaio più grandi.
Ma la lista non sarebbe completa senza le stampanti 3D: PD Merkenich è stato infatti il primo laboratorio in Europa a utilizzare una stampante 3D stereolitografica (SLA) nel 1994 e da allora ha ampliato la sua flotta a una suite di stampanti 3D polimeriche a deposizione fusa (FDM), SLA e sinterizzazione laser selettiva (SLS), nonché stampa 3D in metallo.

A causa dei tempi di sviluppo sempre più serrati, il Rapid Technology Center è costantemente alla ricerca di innovazioni nel campo della produzione additiva che possano consentire di accelerare la consegna dei componenti.

Sviluppo di prototipi di design con Stampa 3D Sla

Le stampanti 3D SLA vengono utilizzate principalmente in officina per prototipi di design che richiedono una buona qualità superficiale e devono essere prodotte rapidamente per iterazioni rapide. La prima stampante Formlabs di PD Merkenich è stata una Form 2, ma hanno rapidamente ampliato la loro flotta a più unità desktop e una stampante 3D SLA di grande formato Form 3L.

Più di recente, sono state una delle prime aziende ad acquistare Form 4.

“La Form 4 è molto veloce, penso che sia la migliore macchina che abbia visto finora in termini di velocità. È davvero un ottimo aggiornamento rispetto ai modelli precedenti. È più facile da usare, quindi è molto più facile per gli operatori nella nostra officina imparare a lavorare con la macchina e ottenere parti di buona qualità“, ha affermato Bruno Alves, esperto di produzione additiva e specialista di utensili presso Ford.

La rapida velocità di stampa consente ora al team RTC di soddisfare più richieste in meno di 24 ore, anche quelle provenienti dal Regno Unito, dove possono consegnare rapidamente i pezzi tramite spedizione notturna.
Per il nuovo Ford Explorer, il team ha sfruttato la stampa 3D SLA per convalidare il design di molte parti esterne e interne.
“La Form 3L ci consente di stampare parti di grandi dimensioni, ad esempio parti della carrozzeria esterna per il veicolo. Abbiamo stampato questo coprispecchietto per convalidare un design. La stampa 3D è adatta a questa applicazione perché è veloce e possiamo avere una qualità molto buona rispetto alle parti di produzione di massa“, ha affermato Alves.

Test di parti meccaniche con stampa 3D SLS

PD Merkenich gestisce anche un’ampia suite di stampanti 3D SLS che vengono utilizzate per testare parti meccaniche. Sebbene il team disponga anche di stampanti 3D SLS di grande formato in-house che possono stampare anche grandi pannelli della carrozzeria, preferiscono utilizzare la Fuse 1+ 30W per qualsiasi parte che si adatti alla sua area di stampa.

La natura autoportante della stampa 3D SLS semplifica la produzione di progetti complessi. Per il nuovo Explorer, il team ha utilizzato Fuse 1+ 30W per produrre varie parti meccaniche e assemblaggi.

“Fuse 1+ è molto più veloce dei concorrenti. È anche molto facile da usare per i nostri lavoratori. Alla fine, ciò che conta davvero per noi è che sia molto facile consegnare i pezzi più velocemente.” aggiunge Bruno Alves, Additive Manufacturing Expert e Tooling Specialist, Ford.

“La stampa 3D è molto importante nel processo di sviluppo. Ti dà l’opportunità di produrre parti molto rapidamente, molto efficientemente e ridurre i costi. Hai anche la possibilità di reagire a breve termine. Guardando allo sviluppo nella direzione dell’elettrificazione, i tempi di sviluppo si stanno accorciando, quindi significa che il tempo a disposizione per sviluppare parti e verificare parti di veicoli si sta accorciando e quindi è molto importante avere questa tecnologia nel processo di sviluppo. Ti rende molto più competitivo rispetto ai concorrenti.” conclude il Supervisore del Rapid Technology Center, Ford.

E’ interessante notare come l’additive manufacturin sia considerata la tecnologia maggiormente in grado di ottimizzare i processi produttivi, offrendo non solo rapidità e qualità, ma anche libertà nella progettazione:

“Alcuni anni fa erano giorni, ora stampiamo solo parti in pochi minuti. Quindi gli ingegneri non hanno paura di realizzare nuovi design, nuove iterazioni, perché ora sanno che otterranno le parti molto velocemente“, ha concuso Alves, Additive Manufacturing Expert e Tooling
Specialist per Ford Europe.

Per raggiungere l’obiettivo di Ford di una gamma completamente elettrica entro il 2030, si impone un’ambiziosa tabella di marcia per PD Merkenich. L’azienda dovrà continuare a trovare tecnologie all’avanguardia e provare nuovi flussi di lavoro innovativi.
“I nostri concorrenti stanno accelerando il processo di sviluppo, quindi dobbiamo accelerare anche noi. La soluzione è testare nuovi materiali, nuovi processi e nuove macchine che arrivano sul mercato. Attualmente, se non avessimo accesso alla produzione additiva, non saremmo in grado di competere con i concorrenti, non saremmo in grado di essere così veloci. La stampa 3D ci consente, in tempi più brevi, di avere il miglior prodotto che possiamo offrire ai clienti“, ha affermato Alves.