Come GM utilizza la stampa 3D per realizzare 30.000 ventilatori COVID-19
Lo scorso aprile, nel bel mezzo dell’epidemia COVID-19 negli Stati Uniti, General Motors (GM) è stata incaricata di costruire 30.000 ventilatori destinati alla scorta nazionale per un totale di 489,4 milioni dollari, il primo contratto previsto dal Defence Production Act del presidente degli Stati Uniti Donald Trump.
La casa automobilistica di Detroit non trarrà profitto da questo accordo, tuttavia dovrebbe consegnare i ventilatori al governo entro la fine di agosto, con i primi 6.132 pezzi consegnati entro l’1 giugno. Come? Se il COVID-19 ci ha insegnato qualcosa, è che la stampa 3D può aiutare a realizzare parti chiave e spostare rapidamente le linee di produzione in una simile situazione di emergenza ed è esattamente ciò che è accaduto a GM.
“Non avremmo potuto rispondere al coronavirus così rapidamente senza la stampa 3D”, ha dichiarato Ron Daul, direttore della produzione additiva GM. “L’investimento in entrambe le nostre strutture di produzione additiva e la formazione del team per sfruttare la stampa 3D per lo sviluppo ci ha permesso di orientarci alla realizzazione di ventilatori e dispositivi di protezione individuale praticamente durante la notte”.
Ventilatori COVID-19 con manifattura additiva GM
Per produrre forniture mediche, il team ha applicato la produzione additiva a tre aree principali: manifattura, prototipazione e produzione. Come molte altre aziende durante questa emergenza, GM ha anche prodotto migliaia di schermi facciali e altre apparecchiature DPI, stampandole direttamente in 3D o prototipando rapidamente gli stampi per essa. Tuttavia, la produzione dei ventilatori ha richiesto un altro livello di competenza.
Quasi tutti gli strumenti utilizzati per assemblare i ventilatori COVID-19 prodotti da GM con il suo partner Ventec Life Systems e il collaboratore Hamilton Medical sono stampati in 3D. La maggior parte sono “nidi” stampati in 3D o dispositivi che mantengono le parti in posizione durante l’assemblaggio presso la struttura di GM a Kokomo, Indiana, così come lo stabilimento di Hamilton Medical a Reno, Nevada. Questi nidi sono decodificati a partire dai dati sui pezzi ricevuti da Ventec a Seattle e Hamilton in Svizzera.
“La stampa 3D ci consente di apportare modifiche costanti e rapide agli apparecchi in base al feedback dei team di assemblaggio”, ha affermato Dominick Lentine, ingegnere senior di produzione GM. “Siamo in grado di ricevere feedback da Hamilton, migliorare una parte e riportarla a Reno in meno di 24 ore”.
Per aumentare ulteriormente la velocità di risposta, i team di Additive Innovation Lab e Additive Industrialization Center di GM, entrambi a Warren, Michigan, hanno recentemente consegnato e installato stampanti 3D dalle rispettive strutture allo stabilimento di Kokomo per stampare nuovi utensili manuali in loco.
Correre in produzione
Durante il “tempo di pace”, General Motors si affida in genere alla stampa 3D per aiutare a lanciare nuovi veicoli, come la prima Chevrolet Corvette a motore centrale. “La stampa 3D ci aiuta a progettare e costruire parti e prodotti più rapidamente e in modi che prima non ci erano accessibili”, ha affermato Kevin Quinn, direttore GM della progettazione e produzione additiva. “Ha già un impatto positivo sul modo in cui sviluppiamo e costruiamo veicoli, come Corvette, e ci ha permesso di applicare la nostra esperienza di produzione di massa a forniture e dispositivi medici”.
La prima volta che una versione fisica della Corvette a motore centrale venne costruita, il 75 percento delle parti furono stampate in 3D. Nessun altro progetto GM di “costruzione lenta” e valutazione ingegneristica ha messo in evidenza questa quantità o livello di dettaglio in termini di componenti stampati in 3D. Ciò ha permesso al team di immaginare come sarebbe stato un veicolo di produzione e come si sarebbero adattati tutti i componenti. Sono stati anche in grado di diagnosticare e correggere i problemi in anticipo, riducendo i tempi di sviluppo.
La stampa 3D è stata anche ampiamente utilizzata per testare e implementare le prime funzionalità di Corvette come la guida a destra per i mercati internazionali e il tetto rigido a scomparsa.
Espansione della stampa 3D
L’ampio uso di GM della stampa 3D per attrezzature mediche è stato reso possibile dai recenti investimenti nella produzione additiva, tra cui due nuovissime strutture a Warren.
L’Additive Innovation Lab, aperto lo scorso anno, è una struttura di 4.000 piedi quadrati nel cuore del Cole Engineering Center, all’interno del Global Technical Center di GM a Warren. Facilmente accessibile a decine di migliaia di dipendenti, gli ingegneri, i progettisti e gli altri membri del team GM possono imparare a utilizzare le stampanti e il software 3D, convertire i file in parti fisiche e quindi elaborarle. Ad oggi, oltre 700 dipendenti sono stati formati dalla forza lavoro retribuita e oraria combinata della struttura.
“Oggigiorno la maggior parte dei lavori di progettazione si svolge nella progettazione assistita da computer o nell’ingegneria assistita da computer, ma non vi è alcun sostituto per avere una parte effettiva in mano per dimostrare il tuo concetto, che si tratti di un componente di trasmissione o di una visiera con visiera”, ha affermato Quinn .
La stampa 3D viene utilizzata da GM per creare rapidamente parti fisiche, testare l’adattamento o la funzione delle parti prima della produzione, risparmiare tempo nel processo di sviluppo complessivo e fornire enormi risparmi sui costi degli utensili.
La possibilità di verificare rapidamente la fattibilità di diverse versioni della stessa parte consente inoltre di risparmiare molto tempo durante la fase di sviluppo. Gli ingegneri presso Additive Innovation Lab sono in grado di valutare all’inizio del processo di sviluppo quanto una singola parte interagisca con l’ambiente circostante e anche verificare la sensazione tattile di diversi materiali e forme.
Una seconda struttura, l’Additive Industrialization Center, inizierà le operazioni ufficiali alla fine del 2020 presso il Global Technical Center di GM. La struttura autonoma amplierà ulteriormente le competenze e le capacità di GM nella stampa 3D e nella produzione additiva. Maggiori dettagli sulla struttura verranno rilasciati entro la fine dell’anno.
