Parti stampate in 3D altamente performanti per le automobili di Formula 1
Con oltre vent’anni di attività nella manifattura additiva, Mackart Additive, uno stabilimento ingegneristico nello Staffordshire, realizza numerosi lavori, commissionati da team di Formula 1, con la stampa 3D.
Questi clienti sono infatti alla costante ricerca di miglioramenti incrementali in termini di leggerezza, forza, affidabilità e ottimizzazione aerodinamica.
Utilizzando nove stampanti stereolitografiche (SLA) della serie Form 3 e la Form Auto, Mackart fabbrica utensili in fibra di carbonio e silicone, oltre a parti end-use.
“Non vediamo la stampa 3D come uno strumento di prototipazione rapida, ma come un processo produttivo altamente efficiente.”
Steven McCarthyManaging Director e fondatore di Mackart
Realizzare in 3D utensili per parti in fibra di carbonio
Uno dei materiali più comunemente usati nel mondo dei motori e nell’industria automobilistica è la fibra di carbonio (CFRP).
Le parti in fibra di carbonio sono in genere create utilizzando fogli di tessuto di carbonio, dosati con il giusto volume di resina. I fogli devono successivamente essere laminati in uno stampo in metallo, che deve resistere al calore e alla spinta dell’autoclave.
Si tratta, tuttavia, di una modalità lenta e costosa.
Con l’evolversi dei materiali e dell’hardware, la stampa 3D è diventata una soluzione valida, che consente di creare utensili rigidi.
Combinare differenti tecnologie per creare utensili in carbonio
La chiave del successo di un’attrezzatura industriale è l’ottimizzazione della modellazione e dell’orientamento della stampa, e il team di Mackart conosce molto bene l’argomento.
Il team sviluppa e crea stampi e mandrini in fibra di carbonio utilizzando una combinazione di tecnologie di stampa 3D e materiali diversi.
Una volta usate inizialmente la Grey Resin e la Grey Pro Resin, il team ha iniziato a testare la Rigid 4000 Resin e la Rigid 10K Resin.
“Abbiamo controllato i modelli realizzati in resina Rigid 4K con strumenti di metrologia laser e dal punto di vista dimensionale hanno presentato risultati fenomenali: in alcuni casi, abbiamo riscontrato scostamenti di soltanto un micron rispetto alla geometria nominale CAD.”
Steven McCarthyManaging Director e fondatore di Mackart
Gli utensili di grandi dimensioni sono stampati in sezioni più piccole, che vengono unite tra loro con sistemi di fissaggio attentamente studiati.
“Per gli utensili le cui dimensioni superano il volume della stampante, incorporiamo giunti flangiati che consentono l'assemblaggio tra le sezioni.
Steven McCarthyManaging Director e fondatore di Mackart
Possiamo produrre assemblaggi di tre o quattro componenti, ottenendo utensili lunghi fino a 450mm.”
Configurare i parametri per l’ottimizzazione del processo
Durante la polimerizzazione in autoclave, le temperature rischiano di essere maggiori della temperatura di transizione vetrosa del materiale dell’utensile.
La resina Rigid 10K, tuttavia, non si degrada e mantiene una buona accuratezza dimensionale, tant’è che il team di Mackart la definisce un ottimo sostituto dell’alluminio.
Per la forma interna di componenti complessi in CFRP, come condotti e tubi, si utilizzano mandrini tradizionalmente solubili.
Per i componenti che rientrano nelle dimensioni della macchina, invece, il team usa Durable Resin con cui produrre mandrini estraibili.
Ottenere dettagli di qualità
“La stampa 3D offre la libertà di ottenere una geometria che non è vincolata dalle tradizioni sottrattive.
Steven McCarthyManaging Director e fondatore di Mackart
Attrezzature realizzate in 3D dai modelli ottimizzati consentono di aumentare e migliorare le performances dell'automobile.
Inoltre, dove i tradizionali metodi sottrattivi richiedevano l'inserimento di materiale di riserva, l'accuratezza e la stabilità dimensionale degli stampi rende inutile l'aggiunta di ulteriore materiale sacrificale.”
Aggiungere un terzo step con Form Auto
Mackart è un early adopter dell’Automation Ecosystem di Formlabs.
L’azienda ha iniziato a utilizzare la Form Auto all’inizio del 2023 e da allora ha ottimizzato il suo flusso di lavoro di automazione.
La Form Auto è stata installata su due delle nove stampanti Form 3+ e funziona ininterrottamente, lavorando durante la notte e il fine settimana per continuare a stampare anche quando il team non è in ufficio.
“Con la Form Auto, si può lavorare il terzo turno notturno e il fine settimana, senza dover pianificare scambi o cambiamenti di piattaforme di costruzione.
Steven McCarthyManaging Director e fondatore di Mackart
Funziona bene ed è ottima per i piccoli oggetti e i lotti di medie dimensioni, fino a 1000 pezzi e oltre.”
L’aggiunta della Form Auto ha aumentato la capacità produttiva e ha aggiunto un nuovo turno di lavoro alla settimana.
McCarthy è quindi fiducioso che, con l’aumento della domanda, potrà utilizzare la sua flotta di stampanti 3D per entrare in nuovi settori, assicurando la stessa qualità e accuratezza che l’hanno resa un partner fidato nel mondo della Formula 1.
Trovi l’articolo originale sul blog di Formlabs.