Come l’AM sta (letteralmente) guidando la transizione dei veicoli elettrici in Audi

La parte migliore del parlare con i veri utenti finali della produzione additiva è che ci aiuta a capire esattamente quali siano le opportunità e le possibilità per questa tecnologia rivoluzionaria. Lo svantaggio è che non sempre sentiamo ciò che vorremmo. Questo è spesso il caso dell’industria automobilistica, dove l’uso dell’AM non è solo consolidato, è in forte espansione in termini di prototipazione, attrezzature, sport motoristici e pezzi unici, ma rimane anche molto limitato (o, piuttosto, inesistente) in termini di della produzione di massa digitale diretta. “I produttori di hardware AM vorrebbero che le aziende automobilistiche ridimensionassero il loro utilizzo di AM nella produzione diretta, ma i costi sono ancora molto lontani dall’essere competitivi con la produzione tradizionale”, conferma il dott. Erhard Brandl, capo dell’Audi AM Center. 

Detto ciò, il  Dr. Brandl sa dove l’AM può veramente portare benefici. Lavora con la produzione additiva dal 2007, quando ha iniziato come dottorato di ricerca. studente presso Airbus in produzione additiva metallica. Nel 2012 si trasferisce in Audi per lavorare in Produzione fino a quando, nel 2019, assume il ruolo di Responsabile del Centro di Produzione Additiva. “Nei miei ruoli in Audi, ho iniziato a considerare l’AM dal punto di vista di un utente finale. Quindi, non era più importante guidare l’evoluzione della tecnologia quanto utilizzarla effettivamente per realizzare parti”, spiega. L’Audi AM Center, situato presso la sede centrale di Audi a Ingolstadt, è il luogo in cui avviene la stampa 3D di quasi tutte le parti, comprese tutte le parti metalliche, per tutta l’Audi. Il team del Dr. Brandl soddisfa tutti i requisiti AM dei reparti di sviluppo e produzione, assicurandosi che le parti stampate in 3D vengano stampate in tempo. Fungono anche da consulenza interna, tenendosi al passo con i rapidi sviluppi del mercato della produzione additiva in termini di nuovi materiali e applicazioni.

In che modo Audi utilizza la stampa 3D?

Audi utilizza la stampa 3D digitale nei processi di produzione da oltre 20 anni. In origine, il processo veniva utilizzato principalmente per produrre modelli visivi. Negli ultimi anni, la quota di componenti creati utilizzando la tecnologia per gli strumenti di produzione dell’azienda e i modelli di veicoli è aumentata in modo significativo. Nel frattempo, la plastica e il metallo sono diventati in grado di produrre parti sempre più grandi.

“C’è un limite fisico con lo scaling up nella produzione additiva perché, sebbene sia possibile costruire parti più grandi in un’unica operazione, potrebbe non essere sempre efficiente farlo”, chiarisce il dott. Brandl. “Realizziamo parti molto grandi, persino paraurti, principalmente assemblando insieme diversi componenti”.

Nel sito di Ingolstadt, dove si trova il Centro AM, sono riunite diverse competenze e risorse per lo sviluppo tecnico e la produzione. Qui avviene lo scouting tecnologico e lo sviluppo di nuove applicazioni con i vari dipartimenti. Esiste un secondo centro di eccellenza per la stampa 3D che utilizza principalmente l’estrusione di filamenti di plastica, che si trova presso il sito di Neckarsulm. In stretta collaborazione con la produzione, gli specialisti della stampa 3D progettano ausili di assemblaggio personalizzati che rendono il lavoro più ergonomico. Se i dipendenti hanno idee di ottimizzazione, possono semplicemente contattare il centro di stampa 3D interno.

Insieme a una start-up di Berlino, Audi ha sviluppato un software che riduce dell’80% il tempo necessario per progettare i dispositivi di preassemblaggio. Di solito è sufficiente uno schizzo e la parte desiderata è disponibile in poche ore. La stampa 3D è stata incorporata per la prima volta nei preparativi per la produzione ad alto volume dell’Audi e-tron GT1. Più di 160 diversi ausili stampati sono ora in uso presso la sede oggi. Uno di questi, ad esempio, viene utilizzato nel premontaggio dei compressori per il condizionamento dell’aria e delle linee di raffreddamento. L’ausilio di montaggio con morsetto integrato è stato progettato internamente e mantiene tutti i componenti nella posizione esatta.

Sviluppare il futuro dell’automotive oggi

Insieme a questi strumenti, “l’attività di prototipazione rappresenta di gran lunga la domanda maggiore”, ci dice il dott. Brandl. “È un’area di interesse importante per noi perché stiamo attraversando la transizione verso l’elettrificazione, la digitalizzazione e la sostenibilità. Questi sono cambiamenti importanti e significano che dobbiamo sviluppare rapidamente intere famiglie di nuove auto”. Ogni parte che viene prodotta passa attraverso diverse iterazioni in quanto deve essere ottimizzata con più versioni prima di essere finalizzata. “La produzione additiva è una cassetta degli attrezzi che ci aiuta a creare nuove parti più velocemente”, spiega il dott. Brandl. “In passato, le persone non conoscevano davvero la produzione additiva. Ora sono davvero ansiosi di utilizzare questa tecnologia perché sentono davvero che può risolvere le vere sfide che devono affrontare nella loro attività quotidiana”.

Il centro di stampa 3D in metallo di Ingolstadt è specializzato nella produzione di parti complesse in acciaio e alluminio, nonché inserti per strumenti di formatura del peso di diverse tonnellate, ad esempio per lo stampaggio di parti di carrozzeria o per la pressofusione. Questi sono prodotti da polvere di metallo utilizzando il processo di fusione laser. Ciò semplifica l’implementazione di progetti insoliti perché la stampa 3D supporta una maggiore libertà geometrica rispetto a qualsiasi altro processo di produzione. Questo è un grande vantaggio per parti come inserti per utensili con canali di raffreddamento vicino al bordo.

 “Abbiamo iniziato con acciai e alluminio su diverse macchine PBF in metallo, comprese soluzioni EOS e SLM. Abbiamo anche sviluppato i nostri parametri. Questa è un’azienda in esecuzione con casi aziendali comprovati perché, alla fine, è tutta una questione di affari. Se non c’è valore aggiunto, nessuna riduzione dei costi o altri vantaggi evidenti in termini di tempo e guadagni di qualità, allora non lo faremo”.

Ad esempio, qualcosa per cui Audi non utilizzerà AM nel prossimo futuro è la personalizzazione guidata dal cliente. “Ora sappiamo che i clienti non vogliono parti stampate in 3D, vogliono soluzioni”, conferma il Dr. Brandl. “La stampa 3D è lo strumento di personalizzazione definitivo, ma sappiamo che, in definitiva, il cliente non vuole essere un designer: vuole configurare diverse opzioni, il che significa personalizzare ma non al livello strutturale che AM può fare. Anche in termini di alleggerimento, i vantaggi dell’AM non sono sufficienti a giustificare i costi dei pezzi.

Accelerazione sulla produzione

Pertanto, la produzione additiva diretta non è qualcosa che Audi prenderà di mira come parte della sua strategia nel prossimo futuro, anche se il Dr. Brandl conferma che avere un grande gruppo come VW che lavora insieme su una strategia di piattaforma per AM consente alle diverse aziende di imparare dai progressi compiuti dalle altre società del gruppo. Complessivamente, ciò si traduce in un numero molto elevato di parti prodotte attraverso diverse tecnologie AM e mentre la produzione in serie è ancora lontana, AM sta consentendo lo sviluppo di parti sempre più complesse in tutto il gruppo.

I lotti prodotti in modo additivo presso Audi possono essere grandi come 300 o 400 parti e vengono utilizzati per progetti speciali, dai modelli concettuali agli sport motoristici, con Audi che ha recentemente annunciato che entrerà nel mondo sempre più intensivo della Formula 1 , ma l’AM rimane decisamente troppo costosa per essere utilizzata nell’industria automobilistica più ampia per le parti finali”, conferma il Dr. Brandl. “Il prezzo per parte deve scendere drasticamente e nell’area del metallo è ancora più lontano dal farlo a causa di ulteriori complicazioni dovute alla rimozione delle strutture di supporto”.

Sebbene la plastica possa presentare opportunità più immediate, il Dr. Brandl ritiene che anche il polimero AM debba ridurre drasticamente i costi per ottenere l’adozione. “Se lo confrontiamo con lo stampaggio a iniezione, il prezzo delle parti AM deve essere ridotto di un fattore da 100 a 200 volte – afferma. Alcune ottimizzazioni possono essere implementate attraverso flussi di lavoro e automazione migliorati, ma anche così rimane molto lontano dai livelli di produzione di massa”.

Questo non è qualcosa che Audi può fare da sola ed è esattamente per questo che l’azienda ha aderito alla conferenza AMTC come partner e al Bavarian AM Cluster come membro fondatore. “Dobbiamo creare solide partnership e reti per affrontare tutti questi limiti dell’AM”, afferma il dott. Brandl, aggiungendo che dobbiamo basarci sulla leadership della Germania e dell’Europa nel settore AM mentre passiamo a una nuova era per l’industria automobilistica.